JP2003276191A - Electrostatic actuator, liquid drop ejection head, and ink jet recorder - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that stabilized drop ejection characteristics cannot be attained at a low cost. <P>SOLUTION: A plurality of electrodes 14a and 14b having electrically isolated conductive structures are arranged insularly on a diaphragm 10 through an insulating film 11 and the diaphragm 10 is deformed through electrostatic attraction generated between the electrodes 14a and 14b. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は静電アクチュエータ、液
滴吐出ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic actuator, a droplet discharge head and an ink jet recording apparatus.

【０００２】[0002]

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
画像記録装置或いは画像形成装置として用いるインクジ
ェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドである
インクジェットヘッドは、インク滴を吐出する単一又は
複数のノズル孔と、このノズル孔が連通する吐出室（イ
ンク室、液室、加圧液室、圧力室、インク流路等とも称
される。）と、吐出室内のインクを加圧する圧力を発生
する圧力発生手段とを備えて、圧力発生手段で発生した
圧力で吐出室内インクを加圧することによってノズル孔
からインク滴を吐出させる。2. Description of the Related Art An ink jet head, which is a liquid drop ejection head used in an ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus such as a printer, a facsimile, a copying machine or an image forming apparatus, has a single or a plurality of nozzle holes for ejecting ink droplets. And a discharge chamber (also referred to as an ink chamber, a liquid chamber, a pressurized liquid chamber, a pressure chamber, an ink flow path, etc.) communicating with the nozzle hole, and a pressure generation for generating a pressure for pressurizing the ink in the discharge chamber. And ejecting ink droplets from the nozzle holes by pressurizing the ink in the ejection chamber with the pressure generated by the pressure generating means.

【０００３】なお、液滴吐出ヘッドとしては、例えば液
体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮ
Ａの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどもあ
るが、以下ではインクジェットヘッドを中心に説明す
る。また、液滴吐出ヘッドのアクチュエータ部分を構成
するマイクロアクチュエータは、例えばマイクロポン
プ、マイクロ光変調デバイスなどの光学デバイス、マイ
クロスイッチ（マイクロリレー）、マルチ光学レンズの
アクチュエータ（光スイッチ）、マイクロ流量計、圧力
センサなどのマイクロデバイスにも適用することができ
る。As the droplet discharge head, for example, a droplet discharge head for discharging a liquid resist as droplets, DN
There is also a droplet discharge head that discharges the sample A as droplets, but in the following, an inkjet head will be mainly described. Further, the microactuator forming the actuator portion of the droplet discharge head is, for example, an optical device such as a micropump or a micro light modulation device, a micro switch (micro relay), an actuator (optical switch) of a multi-optical lens, a micro flow meter, It can also be applied to microdevices such as pressure sensors.

【０００４】ところで、液滴吐出ヘッドとしては、圧力
発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用い
て吐出室の壁面を形成している振動板を変形変位させる
ことでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの、吐出内に
配設した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてイン
クの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させる
バブル型（サーマル型）のもの、吐出室の壁面を形成す
る振動板を静電力で変形させることでインク滴を吐出さ
せる静電型のものなどがある。By the way, as a droplet discharge head, an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element is used as a pressure generating means to deform and displace a vibrating plate forming the wall surface of the discharge chamber to discharge ink droplets. Type, bubble type (thermal type) in which bubbles are generated by film boiling of ink and ink droplets are discharged by using an electrothermal conversion element such as a heating resistor arranged in the discharge, wall surface of discharge chamber There is an electrostatic type in which an ink droplet is ejected by deforming a vibration plate that forms an electrostatic force.

【０００５】近年、環境問題から鉛フリーであるバブル
型、静電型が注目を集め、鉛フリーに加え、低消費電力
の観点からも環境に影響が少ない、静電型のものが複数
提案されている。In recent years, a lead-free bubble type and an electrostatic type have been attracting attention due to environmental problems. In addition to lead-free, a plurality of electrostatic types have been proposed which have little influence on the environment from the viewpoint of low power consumption. ing.

【０００６】この静電型インクジェットヘッドとして
は、例えば、特開平６−７１８８２号公報に記載されて
いるように、一対の電極対がエアギャップを介して設け
られており、片方の電極が振動板として働き、振動板の
対向する電極と反対側にインクが充填されるインク室が
形成され、電極間（振動板−電極間）に電圧を印加する
ことによって電極間に静電引力が働き、電極（振動板）
が変形し、電圧を除去すると振動板が弾性力によっても
との状態に戻り、その力を用いてインク滴を吐出するも
のがある。In this electrostatic ink jet head, for example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-71882, a pair of electrodes is provided through an air gap, and one electrode is a vibrating plate. An ink chamber filled with ink is formed on the side opposite to the electrodes facing the vibrating plate, and an electrostatic attractive force acts between the electrodes by applying a voltage between the electrodes (between the vibrating plate and the electrodes). (Vibration plate)
When the voltage is removed and the voltage is removed, the vibrating plate returns to its original state due to the elastic force, and there is a method in which the force is used to eject ink droplets.

【０００７】また、特開２０００−１５８０５号公報に
記載されているように、シリコン基板からなる振動板表
面に突起部を設け、この突起部に電極を形成し、電極に
電圧を印加することによって突起部間に作用するという
静電力によって振動板を変形させ、インク滴を吐出する
ものとするものもある。Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-15805, a protrusion is provided on the surface of the vibration plate made of a silicon substrate, an electrode is formed on the protrusion, and a voltage is applied to the electrode. In some cases, the vibrating plate is deformed by an electrostatic force acting between the protrusions to eject ink droplets.

【０００８】さらに、特開２００１−４７６２４号公報
に記載されているように、櫛歯状に形成され互いに入れ
子になった電極対の片方に振動板を備え、電極対に電圧
を印加することによって櫛歯間に静電引力を発生させ、
電極の変位により振動板を変形させ、電圧を切った時に
振動板の弾性力でインクを吐出するものもある。Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-47624, a vibrating plate is provided on one of the electrode pairs which are formed in a comb-like shape and are nested in each other, and a voltage is applied to the electrode pair. Generates electrostatic attraction between the comb teeth,
There is also a type in which the diaphragm is deformed by the displacement of the electrodes and the ink is ejected by the elastic force of the diaphragm when the voltage is cut off.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た振動板とこれに対向する電極（電極対）を用いるヘッ
ドにあっては、振動板の変位を大きくすることができ
ず、大きな排除体積を得ることが難しく、大きなインク
液滴を吐出することが困難である。また、インク液吐出
の圧力発生手段として振動板の戻りバネ力を利用してい
るため、液吐出のための圧力制御性が良くなく高精度の
液滴量制御が難しく、高画質化を達成することが困難で
ある。さらに、低電圧化のためには電極間のエアギャッ
プを非常に小さくしなければならず、そのような微小な
ギャップを精度良く、バラツキ少なく形成するのは非常
に困難であり、歩留まりが上がらないといった問題があ
る。However, in the above-described head using the diaphragm and the electrode (electrode pair) facing the diaphragm, the displacement of the diaphragm cannot be increased and a large excluded volume is obtained. It is difficult to eject large ink droplets. Further, since the return spring force of the vibrating plate is used as the pressure generating means for ejecting the ink liquid, the pressure controllability for ejecting the liquid is not good, and it is difficult to control the liquid droplet amount with high precision, thereby achieving high image quality. Is difficult. Furthermore, in order to reduce the voltage, the air gap between the electrodes must be made extremely small, and it is very difficult to form such a minute gap with high accuracy and with little variation, and the yield does not increase. There is such a problem.

【００１０】また、櫛歯状に形成され互いに入れ子にな
った電極対の片方に振動板を備えたヘッドにあっては、
櫛歯状電極を用いているので変位量は大きくすることが
できるが、発生力は非常に小さく、インク滴を吐出する
だけの発生力を得ようとした場合、非常に電圧が高くな
ってしまうという課題がある。しかも、構造が複雑であ
るので作製が困難であり、コスト高となってしまうとい
う課題もある。Further, in a head having a vibrating plate on one side of electrode pairs formed in a comb shape and nested in each other,
Since the comb-teeth-shaped electrode is used, the displacement amount can be increased, but the generated force is very small, and if an attempt is made to generate the generated force enough to eject ink droplets, the voltage will be extremely high. There is a problem. Moreover, since the structure is complicated, it is difficult to manufacture, and there is a problem that the cost becomes high.

【００１１】さらに、導電性を有するシリコン基板で形
成した振動板に突起部を設けて、この突起部に導電性部
材の電極を形成したヘッドにあっては、そもそもシリコ
ン振動板を介して各電極間が同電位になってしまうため
に電極間で静電力が発生せず、振動板を変形できないと
いう課題がある。Further, in a head in which a vibrating plate formed of a conductive silicon substrate is provided with a protrusion and an electrode of a conductive member is formed on the vibrating plate, each electrode is originally disposed via the silicon vibrating plate. Since there is the same potential between the electrodes, there is a problem that electrostatic force is not generated between the electrodes and the diaphragm cannot be deformed.

【００１２】しかも、振動板に突起部を形成して、この
突起部に電極を付けなければならず、そのような立体微
細構造の表面に電極を付けるのは困難であり、電極がう
まく形成されない部分ができたり、バラツキが生じたり
で、安定して製造できなく歩留まりが悪いという課題が
ある。Moreover, it is necessary to form a protrusion on the diaphragm and attach an electrode to this protrusion, and it is difficult to attach an electrode to the surface of such a three-dimensional fine structure, and the electrode is not formed well. There is a problem that a part is formed or variation occurs, stable manufacturing cannot be performed, and yield is low.

【００１３】さらに、低電圧化のためには突起間の間隔
は狭くしなければならないが、そのような狭い間隔の中
に電極を形成するのは困難であり、また狭い突起間に電
極を形成するとショートしてしまうという不良が生じた
りする。また、突起部に電極を形成することは、立体構
造でのフォトリソ工程はレジストコート、露光などが困
難であることから、一般的な方法では不可能であり、そ
のため特別な装置を使用したり、製造工程が長くなった
りしてコスト高となってしまうという課題がある。Further, in order to reduce the voltage, it is necessary to narrow the intervals between the protrusions, but it is difficult to form electrodes in such narrow intervals, and the electrodes are formed between the narrow protrusions. Then, a defect such as a short circuit may occur. Further, it is impossible to form an electrode on the protrusion by a general method because the photolithography process in a three-dimensional structure is difficult in resist coating, exposure, etc. Therefore, using a special device, There is a problem that the manufacturing process becomes long and the cost becomes high.

【００１４】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、低コストで、駆動効率が高く、安定した動作特
性が得られる静電アクチュエータ、この静電アクチュエ
ータを備えることで、滴吐出効率が高く、安定した滴吐
出特性が得られる液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッド
を備えることで高画質記録が可能なインクジェット記録
装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and is an electrostatic actuator which is low in cost, has high driving efficiency, and can obtain stable operation characteristics, and droplet discharge efficiency is provided by including the electrostatic actuator. It is an object of the present invention to provide a droplet discharge head that has a high temperature and stable droplet discharge characteristics, and an inkjet recording apparatus that includes this droplet discharge head and that can perform high-quality recording.

【００１５】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る静電アクチュエータは、可動部分に電
気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体から
なり、相互間で静電引力を発生させるための複数の電極
を島状に配置したものである。In order to solve the above-mentioned problems, an electrostatic actuator according to the present invention is composed of conductive structures which are electrically insulated and separated from each other in a movable part, and are statically isolated from each other. A plurality of electrodes for generating an electric attractive force are arranged in an island shape.

【００１６】ここで、電極は平面形状で多角形状である
ことが好ましく、特に好ましくは平面形状で四角形状に
とする。また、電極は平面形状で多角形の角を落とした
形状であることも好ましい。さらに、電極は断面形状で
略Ｉ型形状又は略Ｔ型形状であることが好ましい。Here, the electrode preferably has a polygonal shape in a plan view, and particularly preferably has a quadrangular shape in a plan view. It is also preferable that the electrodes have a planar shape with polygonal corners removed. Further, it is preferable that the electrodes have a substantially I-shaped or T-shaped cross section.

【００１７】また、電極材料は製造工程の熱処理に耐え
得る導電性材料で形成されていることが好ましい。特に
好ましくは、電極がポリシリコン又は単結晶シリコンで
形成されていることである。Further, the electrode material is preferably formed of a conductive material that can withstand the heat treatment in the manufacturing process. Particularly preferably, the electrode is formed of polysilicon or single crystal silicon.

【００１８】さらに、複数の電極に対してライン状又は
千鳥状に電圧印加をするための配線層が形成されている
ことが好ましい。この配線層の膜厚は電極より薄いこと
が好ましく、配線層の膜厚は、０．０１〜１μｍの範囲
内であることが好ましい。また、配線層は、製造工程の
熱処理に耐え得る導電性材料で形成されていることが好
ましい。Furthermore, it is preferable that a wiring layer for applying a voltage to the plurality of electrodes in a linear or staggered manner is formed. The film thickness of this wiring layer is preferably thinner than that of the electrodes, and the film thickness of the wiring layer is preferably within the range of 0.01 to 1 μm. In addition, the wiring layer is preferably formed of a conductive material that can withstand the heat treatment in the manufacturing process.

【００１９】また、電極とこの電極に電圧を印加するた
めの配線層は共通の層から形成することができる。ある
いは、電極とこの電極に電圧を印加するための配線層は
独立の層から形成することができ、この場合、配線層が
ポリシリコン又は窒化チタンで形成されていることが好
ましい。The electrodes and the wiring layer for applying a voltage to the electrodes can be formed from a common layer. Alternatively, the electrode and the wiring layer for applying a voltage to the electrode can be formed as independent layers, and in this case, the wiring layer is preferably formed of polysilicon or titanium nitride.

【００２０】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐
出するノズルが連通する吐出室の少なくとも一方の壁面
を構成する可動部分となる振動板を有し、この振動板を
変形させるための本発明に係る静電アクチュエータを備
えているものである。The droplet discharge head according to the present invention has a vibrating plate serving as a movable portion which constitutes at least one wall surface of the ejection chamber in which the nozzles for ejecting the liquid droplets communicate with each other. The electrostatic actuator according to the present invention is provided.

【００２１】ここで、インクを供給するインクカートリ
ッジが一体に設けられている構成とすることができる。Here, the ink cartridge for supplying the ink may be integrally provided.

【００２２】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インク滴を吐出するインクジェットヘッドが本発明に係
る液滴吐出ヘッドである構成としたものである。The ink jet recording apparatus according to the present invention is
The inkjet head for ejecting ink droplets is the droplet ejection head according to the present invention.

【００２３】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１は、本発明の静電アクチ
ュエータを含む液滴吐出ヘッドの第１実施形態に係るイ
ンクジェットヘッドの分解斜視図で、一部断面図で示し
ている。図２は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明
図、図３は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図、図
４は同ヘッドの電極配置パターンを示す平面説明図、図
５は図４のＡ−Ａ線に沿う部分断面説明図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head according to a first embodiment of a droplet discharge head including an electrostatic actuator of the present invention, and is shown in a partial cross-sectional view. 2 is a cross-sectional explanatory view of the head in the longitudinal direction of the diaphragm, FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of the head in the lateral direction of the diaphragm, FIG. 4 is a plan explanatory view showing an electrode arrangement pattern of the head, and FIG. 4 is a partial cross-sectional explanatory view taken along the line AA of FIG.

【００２４】このインクジェットヘッドは、インク液滴
を基板の面部に設けたノズル孔から吐出させるサイドシ
ュータタイプのものであり、下記に詳述する構造を持つ
３枚の第１、第２、第３基板１、２、３を重ねて接合し
た積層構造となっており、インク滴を吐出する複数のノ
ズル孔４、各ノズル孔４が連通する吐出室６、各吐出室
６に流体抵抗部７を介してインクを供給する共通液室
（共通インク室）８などを形成している。This ink jet head is of a side shooter type in which ink droplets are ejected from nozzle holes provided in the surface portion of the substrate, and three first, second and third ink jet heads having a structure described in detail below. It has a laminated structure in which the substrates 1, 2 and 3 are stacked and joined, and a plurality of nozzle holes 4 for ejecting ink droplets, an ejection chamber 6 communicating with each nozzle hole 4, and a fluid resistance portion 7 in each ejection chamber 6. A common liquid chamber (common ink chamber) 8 for supplying ink via the same is formed.

【００２５】中間の第１基板１は、シリコン基板からな
り、吐出室６を形成するための凹部と、各々の吐出室６
にインクを供給するための共通液室８を形成するための
凹部を有する。の第１基板１の底面に吐出室６及び共通
液室８などの底壁ともなる振動板１０を設けている。こ
の振動板１０は、第１基板１を形成するシリコン基板に
高濃度ボロンをドープして形成したボロン原子を１Ｅ２
０／ｃｍ^３以上含有する高濃度ボロン拡散層で形成して
いる。なお、振動板１０は、この他、金属等の導電性を
有する膜、或いは、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等
の絶縁性膜、或いはその積層膜、樹脂フィルムなど、液
吐出圧力に耐え得る強度を有する膜であれば特に限定さ
れるものではない。The intermediate first substrate 1 is made of a silicon substrate, and has a concave portion for forming the discharge chamber 6 and each discharge chamber 6.
It has a concave portion for forming a common liquid chamber 8 for supplying ink to. On the bottom surface of the first substrate 1, a vibration plate 10 serving as a bottom wall of the discharge chamber 6 and the common liquid chamber 8 is provided. The vibrating plate 10 is formed by doping a silicon substrate forming the first substrate 1 with high-concentration boron to form a boron atom 1E2.
It is formed of a high-concentration boron diffusion layer containing 0 / cm ³ or more. The vibrating plate 10 is made of a conductive film such as a metal, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, a laminated film thereof, a resin film, or the like, which has strength enough to withstand the liquid discharge pressure. There is no particular limitation as long as it is a film having

【００２６】振動板１０の下面には、熱酸化膜、シリコ
ン窒化膜などの絶縁膜１１を形成し、この絶縁膜１１表
面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造
体からなり、相互間で静電力を発生するための複数の電
極１４を島状にかつライン状に配置して形成している。
ここで、個々の電極１４について、相互間で静電力を発
生するために異なる電位が印加される２つの電極１４の
一方を電極１４ａ、他方を電極１４ｂとし、ライン状に
配置された電極１４ａの集まりを電極群１４Ａ、ライン
状に配置された電極１４ｂの集まりを電極群１４Ｂ、電
極群１４Ａと電極群１４Ｂとの間隔（電極１４ａと電極
１４ｂの間隔）を溝１４Ｃ、個々の電極の間隔をスリッ
ト１４Ｄという。An insulating film 11 such as a thermal oxide film or a silicon nitride film is formed on the lower surface of the vibrating plate 10, and the surface of the insulating film 11 is made of a conductive structure electrically isolated from each other. A plurality of electrodes 14 for generating electrostatic force between each other are formed in an island shape and arranged in a line shape.
Here, regarding the individual electrodes 14, one of the two electrodes 14 to which different electric potentials are applied in order to generate electrostatic force between each other is referred to as an electrode 14a and the other is referred to as an electrode 14b. The group of electrodes 14A, the group of electrodes 14b arranged in a line are the group of electrodes 14B, the distance between the groups of electrodes 14A and 14B (the distance between the electrodes 14a and 14b) is the groove 14C, and the distance between the individual electrodes is It is called slit 14D.

【００２７】この場合、振動板１０と各電極１４とは絶
縁膜１１で電気的に分離され、また各電極１４のうちの
相隣り合う２つの電極１４、１４も溝１４Ｃ（空隙）に
よって相互に電気的に分離される。この振動板１０と複
数の電極１４によって可動部分である振動板１０の吐出
室６に対応する変形可能領域を変形させる本発明に係る
静電アクチュエータを構成している。In this case, the diaphragm 10 and each electrode 14 are electrically separated by the insulating film 11, and the two adjacent electrodes 14 of each electrode 14 are mutually separated by the groove 14C (void). It is electrically separated. The vibrating plate 10 and the plurality of electrodes 14 constitute an electrostatic actuator according to the present invention that deforms a deformable region corresponding to the discharge chamber 6 of the vibrating plate 10 that is a movable portion.

【００２８】そして、各電極群１４Ａの各電極１４ａに
電圧を印加するための配線層１５Ａと、各電極群１４Ｂ
の各電極１４ｂに電圧を印加するための配線層１５Ｂ
と、電極１４ａ、１４ｂの絶縁層１１側に一体に、すな
わち、ここでは電極１４ａ、１４ｂと配線層１５Ａと、
各電極群１４Ｂの各電極１４ｂに電圧を印加するための
配線層１５Ｂとを共通の層から形成し、これらの配線層
１５Ａ、１５Ｂにはそれぞれ電極引出し部１６Ａ，１６
Ｂを一体に形成して、駆動回路（ここでは発信回路で図
示）１７から電極引出し部１６Ａ、１６Ｂ及び配線層１
５Ａ、１５Ｂを通じて電極群１４Ａの電極１４ａと電極
群１４Ｂの電極１４ｂに互いに電位差を生じる駆動電圧
（異なる電位の電圧）を印加できるようにしている。な
お、電極引出し部１６Ａ、１６Ｂも配線層１５Ａ、１５
Ｂと共通の層から形成している。A wiring layer 15A for applying a voltage to each electrode 14a of each electrode group 14A and each electrode group 14B.
Wiring layer 15B for applying a voltage to each electrode 14b of
Integrally with the electrodes 14a and 14b on the insulating layer 11 side, that is, here, the electrodes 14a and 14b and the wiring layer 15A,
A wiring layer 15B for applying a voltage to each electrode 14b of each electrode group 14B is formed from a common layer, and these wiring layers 15A and 15B are respectively formed with electrode lead portions 16A and 16B.
B is formed integrally, and the electrode lead-out portions 16A and 16B and the wiring layer 1 are formed from the drive circuit (here, shown as an oscillator circuit) 17
Driving voltages (voltages of different potentials) that generate a potential difference from each other can be applied to the electrodes 14a of the electrode group 14A and the electrodes 14b of the electrode group 14B through 5A and 15B. The electrode lead-out portions 16A and 16B are also connected to the wiring layers 15A and 15B.
It is formed from a layer common to B.

【００２９】また、電極１４（電極１４ａ、１４ｂ）は
平面形状で多角形状、ここでは四角形状に形成してい
る。このように、電極１４の平面形状を多角形状にする
ことにより、対向する電極を大きく取ることができ、電
極１４ａ、１４ｂ間に大きな静電力を生じさせて、振動
板１０に大きな変位量を与えることができる。また、電
極の平面形状を四角形状にすることにより、複雑な製造
工程が必要でなく、製造コストの低減を図れる。The electrodes 14 (electrodes 14a and 14b) are formed in a planar polygonal shape, here a quadrangular shape. In this way, by making the planar shape of the electrode 14 into a polygonal shape, the opposing electrodes can be made large, a large electrostatic force is generated between the electrodes 14a and 14b, and a large displacement amount is given to the diaphragm 10. be able to. Further, by making the planar shape of the electrode into a quadrangular shape, a complicated manufacturing process is not required, and the manufacturing cost can be reduced.

【００３０】さらに、電極１４（電極１４ａ、１４ｂ）
は断面形状で略Ｉ型形状に形成している。電極１４の断
面形状をこのように形成することで、異なる電位が印加
される対向する電極１４間での静電力を得る面積を大き
くすることができ、大きな静電力を得ることができるよ
うになる。Further, the electrode 14 (electrodes 14a, 14b)
Has a substantially I-shaped cross section. By forming the cross-sectional shape of the electrodes 14 in this way, it is possible to increase the area for obtaining the electrostatic force between the opposing electrodes 14 to which different potentials are applied, and to obtain a large electrostatic force. .

【００３１】また、電極１４及び配線層１５Ａ、１５Ｂ
の材料としては製造工程での熱処理に対して十分耐熱性
のある導電性材料で形成する。これにより、製造工程に
対する自由度が大きくなり、電極材料の物性に制限を受
けない製造工程を構築することができるようになる。こ
れらの電極１４及び配線層１５Ａ、１５Ｂの材料（電極
材料）として、ポリシリコンを用いることで、成膜性、
加工性に優れ、コストの低減を図れ、信頼性を向上でき
る。また、電極材料に単結晶シリコンを用いることによ
り、研磨により膜厚を決めることができ、成膜では不可
能な厚い電極を形成することができて、静電力を大きく
することができ、低電圧駆動化を図れる。Further, the electrode 14 and the wiring layers 15A and 15B
As the material of (1), a conductive material having sufficient heat resistance against heat treatment in the manufacturing process is used. As a result, the degree of freedom in the manufacturing process increases, and it becomes possible to construct a manufacturing process that is not restricted by the physical properties of the electrode material. By using polysilicon as a material (electrode material) for the electrodes 14 and the wiring layers 15A and 15B, the film forming property can be improved.
It has excellent workability, can reduce costs, and can improve reliability. Further, by using single crystal silicon as the electrode material, the film thickness can be determined by polishing, a thick electrode that cannot be formed by film formation can be formed, electrostatic force can be increased, and low voltage can be achieved. It can be driven.

【００３２】さらに、異なる電位が印加される電極１４
をライン状に配置することよって、電極１４に電位を印
加する配線のための配線層１５Ａ、１５Ｂを電極１４
ａ、１４ｂと共通にすることができ、別途配線のための
工程が必要とせず、製造工程が簡略になり、低コスト化
を図ることができる。Furthermore, the electrodes 14 to which different potentials are applied
Are arranged in a line, so that the wiring layers 15A and 15B for wiring for applying a potential to the electrode 14 can be formed in the electrode 14
Since it can be used in common with a and 14b, a separate wiring process is not required, the manufacturing process is simplified, and the cost can be reduced.

【００３３】さらにまた、配線層１５Ａ、１５Ｂ及び電
極引出し層１６Ａ、１６Ｂは電極１４よりも膜厚を薄く
して、振動板１０の実質的な厚みの増加による剛性の増
加を抑制するようにしている。Furthermore, the wiring layers 15A and 15B and the electrode lead-out layers 16A and 16B are made thinner than the electrodes 14 so as to suppress the increase in rigidity due to the substantial increase in the thickness of the diaphragm 10. There is.

【００３４】この第１基板１の下面に接合される第２基
板２は、電極１４を外部からの衝撃やホコリなどから保
護したり、第１基板１の強度を補強したりするための保
護基板である。この第２基板２には、ガラス、金属、シ
リコン、樹脂などからなる基板などを使用し、この基板
２には各振動板１０に対応する位置に例えば１ｍｍの深
さの凹部１８を形成している。ただし、必ずしも振動板
１０ごとに凹部１８を形成する必要はなく、振動板配列
を囲む凹部、あるいはチップの縁のみ接合される凹部を
形成する構成でも良い。The second substrate 2 bonded to the lower surface of the first substrate 1 is a protective substrate for protecting the electrodes 14 from external impacts and dust, and for reinforcing the strength of the first substrate 1. Is. A substrate made of glass, metal, silicon, resin, or the like is used as the second substrate 2, and a concave portion 18 having a depth of, for example, 1 mm is formed on the substrate 2 at a position corresponding to each diaphragm 10. There is. However, it is not always necessary to form the concave portion 18 for each diaphragm 10, and it is also possible to form a concave portion that surrounds the diaphragm arrangement or a concave portion that is joined only to the edge of the chip.

【００３５】また、第１基板１の上面に接合される第３
基板３には、例えば厚さ５０μｍのニッケル基板を用
い、第３基板３の面部に、吐出室６と連通するようにそ
れぞれノズル孔４、共通液室８と吐出室６を連通させる
流体抵抗部７となる溝を設け、また共通液室８と連通す
るようにインク供給口９を設けている。The third substrate bonded to the upper surface of the first substrate 1
For the substrate 3, for example, a nickel substrate having a thickness of 50 μm is used, and a fluid resistance portion for communicating the nozzle hole 4, the common liquid chamber 8 and the discharge chamber 6 with the surface portion of the third substrate 3 so as to communicate with the discharge chamber 6, respectively. 7 is provided, and an ink supply port 9 is provided so as to communicate with the common liquid chamber 8.

【００３６】このように構成したインクジェットヘッド
の動作を説明する。例えば図５の構成において、電極群
１４Ａの各電極１４ａに発振回路１７により０Ｖから４
０Ｖのパルス電位を印加し、電極群１４Ｂの各電極１４
ｂに電位を印加しないとすると、電極１４ａの表面がプ
ラスに帯電し、パルス電位を印加していない隣り合う電
極１４ｂとの間で、図６に示すように、静電力が発生し
て、静電気の吸引作用が働き、電極１４の自由端（振動
板１０側が固定端）が引き合って電極１４が変位し、こ
れらの電極１４の自由端側が変位することで、電極１４
の固定端側である振動板１０に曲げモーメントが発生し
て振動板１０が上方へ撓むことになる。その結果、吐出
室６内の圧力が急激に上昇し、図３に示すように、ノズ
ル孔４よりインク液滴２２を記録紙２３に向けて吐出す
ることできる。The operation of the ink jet head thus configured will be described. For example, in the configuration of FIG. 5, each electrode 14a of the electrode group 14A is controlled by the oscillation circuit 17 from 0V to 4V.
A pulse potential of 0 V is applied to each electrode 14 of the electrode group 14B.
If no potential is applied to b, the surface of the electrode 14a is positively charged, and an electrostatic force is generated between adjacent electrodes 14b to which no pulse potential is applied, as shown in FIG. Of the electrodes 14, the free ends (the vibration plate 10 side is the fixed end) of the electrodes 14 attract each other, and the electrodes 14 are displaced, and the free ends of these electrodes 14 are displaced.
A bending moment is generated in the vibrating plate 10, which is the fixed end side, and the vibrating plate 10 bends upward. As a result, the pressure in the ejection chamber 6 rapidly rises, and as shown in FIG. 3, the ink droplets 22 can be ejected toward the recording paper 23 from the nozzle holes 4.

【００３７】そして、電極１４ａの電位が０Ｖに戻る
と、電極１４ｂとの間に電位差はなくなり、振動板１０
は元の状態に復元する。振動板１０が復元することによ
り、インクが共通液室８より流体抵抗部７を通じて吐出
室６内に補給される。すなわち、この実施形態では押し
打ち法でインク滴を吐出させる。When the potential of the electrode 14a returns to 0V, the potential difference between the electrode 14b and the electrode 14b disappears, and the vibration plate 10
Restores the original state. When the vibration plate 10 is restored, ink is replenished from the common liquid chamber 8 into the ejection chamber 6 through the fluid resistance portion 7. That is, in this embodiment, the ink droplets are ejected by the pushing method.

【００３８】ここで、電極間に働く力Ｆは、次の（１）
式に示すように電極間距離ｄの２乗に反比例して大きく
なる。低電圧で駆動するためには、電極１４ａと電極１
４ｂとの間隔、つまり電極１４間の溝１４Ｃを狭く形成
することが重要となる。Here, the force F acting between the electrodes is defined by the following (1)
As shown in the formula, it increases in inverse proportion to the square of the inter-electrode distance d. In order to drive at a low voltage, the electrode 14a and the electrode 1
It is important to form a narrow gap between the electrodes 14b, that is, the groove 14C between the electrodes 14.

【００３９】[0039]

【数１】 [Equation 1]

【００４０】なお、（１）式において、Ｆ：電極間に働
く力、ε：誘電率、Ｓ：電極の対向する面の面積、ｄ：
電極間距離、 Ｖ：印加電圧である。In the equation (1), F: force acting between the electrodes, ε: permittivity, S: area of facing surfaces of the electrodes, d:
Distance between electrodes, V: applied voltage.

【００４１】このように、この静電アクチュエータを含
むインクジェットヘッドにおいては、振動板１０の一方
の面に絶縁膜１１を介してそれぞれ電気的に分離独立し
た電極１４を設け、電極１４の対向する電極１４ａと電
極１４ｂ間に電位差を生じる電圧を印加することによっ
て、隣り合う電極１４ａと電極１４ｂとの間で静電引力
が発生し、電極１４のわずかな変位により振動板１０の
大きな変位を得ることができ、滴吐出効率（駆動効率）
が向上し、高画質記録が可能になる。As described above, in the ink jet head including this electrostatic actuator, the electrodes 14 that are electrically separated and independent from each other are provided on one surface of the vibration plate 10 through the insulating film 11, and the electrodes that the electrodes 14 face each other are opposed to each other. By applying a voltage that causes a potential difference between the electrode 14a and the electrode 14b, an electrostatic attractive force is generated between the adjacent electrodes 14a and 14b, and a slight displacement of the electrode 14 can obtain a large displacement of the diaphragm 10. And droplet ejection efficiency (driving efficiency)
Is improved, and high quality recording becomes possible.

【００４２】また、電極１４を溝１４Ｃ及びスリット１
４Ｄによって分割することで島状に配置しているので、
電極１４を振動板１０に設けることによる振動板１０の
剛性の増加を抑制することができる。すなわち、電極
（構造体）１４自体は曲がらないため、電極１４を設け
た設けた振動板１０の部分は振動板１０の厚みが実質的
に増加して剛性が高くなり、変位効率が低下することに
なる。そこで、電極１４を島状に配置することで、振動
板１０表面に占める電極１４の領域が少なくなり、振動
板１０の変形可能部分の減少が少なくなって剛性の増加
が抑制されるので、振動板１０を効率良く変位させるこ
とができるようになる。Further, the electrode 14 is provided with a groove 14C and a slit 1.
Since it is arranged in an island shape by dividing it by 4D,
It is possible to suppress an increase in rigidity of the diaphragm 10 due to the electrode 14 provided on the diaphragm 10. That is, since the electrode (structure) 14 itself does not bend, in the portion of the vibration plate 10 provided with the electrode 14, the thickness of the vibration plate 10 is substantially increased, the rigidity is increased, and the displacement efficiency is reduced. become. Therefore, by arranging the electrodes 14 in an island shape, the area of the electrodes 14 occupying the surface of the vibration plate 10 is reduced, the deformable portion of the vibration plate 10 is less reduced, and the increase in rigidity is suppressed. The plate 10 can be efficiently displaced.

【００４３】そして、振動板１０に設けた構造体自体が
電極１４として働くので、従前のようにシリコン構造体
に電極を成膜などの方法により形成するという困難な工
程の必要がなく、コストダウンを図ることが可能であ
り、また、構造体間の非常に狭い間隔に電極を形成する
ことによって生じるショートなどの不良も低減できる。
さらに、構造体に電極を形成した後に電極を櫛の歯状に
分離するという工程も必要がなく、低コスト化、大量生
産が容易である。Since the structure itself provided on the vibrating plate 10 functions as the electrode 14, there is no need for the difficult step of forming the electrode on the silicon structure by a method such as film formation as in the prior art, and the cost can be reduced. In addition, it is possible to reduce defects such as a short circuit caused by forming electrodes in a very narrow space between structures.
Furthermore, there is no need for a step of separating the electrodes into comb-like shapes after forming the electrodes on the structure, and thus cost reduction and mass production are easy.

【００４４】さらに、振動板１０と電極１４は絶縁膜１
１などで電気的に分離しているので、従来のように電極
に電圧を印加しても振動板を介してすべての電極が同電
位になって作動不良になることもなく、電極１４に印加
した電圧が振動板１０側にリークすることもなく、効率
良く電極１４に電圧を印加することができる。この場
合、振動板１０と電極１４を電気的に分離する一例とし
て振動板１０と電極１４の間に絶縁膜１１を形成するこ
とによって、容易に絶縁することができ信頼性を向上で
きる。なお、振動板１０自体を絶縁性部材で形成すれ
ば、別途絶縁膜を設けないでも良い。Further, the diaphragm 10 and the electrode 14 are made of the insulating film 1.
Since it is electrically separated by 1 or the like, even if a voltage is applied to the electrodes as in the conventional case, all the electrodes are at the same potential via the vibrating plate and malfunction does not occur. The generated voltage does not leak to the diaphragm 10 side, and the voltage can be efficiently applied to the electrode 14. In this case, by forming the insulating film 11 between the diaphragm 10 and the electrode 14 as an example of electrically separating the diaphragm 10 and the electrode 14, insulation can be easily performed and reliability can be improved. If the diaphragm 10 itself is made of an insulating material, no separate insulating film may be provided.

【００４５】次に、第２実施形態に係るインクジェット
ヘッドについて図７を参照して説明する。なお、同図は
同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図である。こ
の実施形態においては、電極１４と同一材料の層又は構
造体であるスペーサ２５を振動板１０以外の領域で電極
１４を形成する面と略同一平面に形成している。このス
ペーサ２５は電極１４と同時に形成することができ、振
動板領域以外の電極材料を除去しないことで形成するこ
とができる。Next, the ink jet head according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In addition, this figure is a cross-sectional explanatory view of the same head taken along the lateral direction of the diaphragm. In this embodiment, the spacer 25, which is a layer or a structural body made of the same material as the electrode 14, is formed in the same plane as the surface on which the electrode 14 is formed in a region other than the diaphragm 10. The spacer 25 can be formed at the same time as the electrode 14, and can be formed by not removing the electrode material other than the vibrating plate region.

【００４６】このようなスペーサ２５を設けることによ
り第１基板１を第２基板２に接合する前の工程におい
て、微小な構造体である電極１４を保護することがで
き、製造工程においてウェハ搬送や、プロセス中におけ
る電極１４の破損による不良を低減することができる。By providing such a spacer 25, the electrode 14 which is a minute structure can be protected in the process before the first substrate 1 is bonded to the second substrate 2, and the wafer transfer and the wafer transfer can be performed in the manufacturing process. Therefore, defects due to breakage of the electrode 14 during the process can be reduced.

【００４７】次に、第３実施形態に係るインクジェット
ヘッドについて図８を参照して説明する。なお、同図は
同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図である。こ
の実施形態においては、電極１４と同一材料の層又は構
造体であるスペーサ２５を振動板１０以外の領域で電極
１４を形成する面と略同一平面に形成するとともに、こ
のスペーサ２５の厚さを電極１４の厚さよりも厚く形成
している。この場合、第２基板２は平板板基板をそのま
ま用いることができ凹部を形成する必要がなくなる。Next, an ink jet head according to the third embodiment will be described with reference to FIG. In addition, this figure is a cross-sectional explanatory view of the same head taken along the lateral direction of the diaphragm. In this embodiment, the spacer 25, which is a layer or a structural body of the same material as the electrode 14, is formed in substantially the same plane as the surface on which the electrode 14 is formed in a region other than the vibration plate 10, and the thickness of the spacer 25 is changed. It is formed thicker than the thickness of the electrode 14. In this case, as the second substrate 2, a flat plate substrate can be used as it is, and it is not necessary to form a recess.

【００４８】このような構造とすることによって第２実
施形態よりもさらに電極１４はスペーサ２５のために接
触して破損することが少なくなり、電極破損による不良
を低減することができる。また、第１基板１の下に保護
基板（第２基板２）を接合する場合、保護基板に凹部を
形成しなくても良いという利点もある。With this structure, the electrode 14 is less likely to come into contact with and be damaged by the spacer 25 as compared with the second embodiment, and defects due to electrode damage can be reduced. In addition, when the protective substrate (second substrate 2) is bonded under the first substrate 1, there is an advantage that the concave portion does not have to be formed in the protective substrate.

【００４９】次に、第４実施形態に係るインクジェット
ヘッドについてその製造工程とともに図９ないし図１３
を参照して説明する。なお、図９は同ヘッドの１つの振
動板部分の平面説明図、図１０及び図１１は同ヘッドの
製造工程を説明する図９のＢ−Ｂ線に沿う振動板短辺方
向の断面説明図、図１２及び図１３は同ヘッドの製造工
程を説明する図１０、図１１と同工程の図９のＣ−Ｃ線
に沿う振動板長辺方向の断面説明図である。Next, the ink jet head according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
Will be described with reference to. 9 is a plan view of one diaphragm portion of the head, and FIGS. 10 and 11 are cross-sectional explanatory views of the diaphragm along the BB line of FIG. 9 for explaining the manufacturing process of the head. 12 and 13 are cross-sectional explanatory views in the long side direction of the diaphragm taken along the line CC of FIG. 9 in the same steps as FIGS. 10 and 11 for explaining the manufacturing process of the head.

【００５０】この実施形態は、電極１４の断面形状がＩ
型、電極１４と配線層１５を共通レイヤーのポリシリコ
ンで形成し、電極１４ａ、電極１４ｂに対してライン状
に電圧を印加するヘッドの例である。In this embodiment, the cross-sectional shape of the electrode 14 is I.
This is an example of a head in which the mold, the electrode 14 and the wiring layer 15 are formed of a common layer of polysilicon, and a voltage is linearly applied to the electrodes 14a and 14b.

【００５１】まず、図１０（ａ）及び図１２（ａ）に示
すように、（１１０）を面方位とする厚さ４００μｍの
シリコン基板３１にシリコン窒化膜４１、ＨＴＯ膜４
２、振動板１０となるシリコン窒化膜４３、及びＨＴＯ
膜４４を、ＣＶＤ法を用いて順次厚さ各々０．１／０．
１／０．１５／０．０５μｍに堆積する。そして、電極
１４となるポリシリコン４５を３μｍ厚みにＣＶＤ法を
用いて堆積させる。その後、ＣＭＰ等でウェハ表面をミ
ラー研磨し、且つ裏面のシリコン基板が露出するまで研
磨する。First, as shown in FIGS. 10A and 12A, a silicon nitride film 41 and an HTO film 4 are formed on a silicon substrate 31 having a plane orientation of (110) and a thickness of 400 μm.
2. Silicon nitride film 43 to be the vibration plate 10 and HTO
The film 44 is sequentially formed to a thickness of 0.1 / 0.
Deposit to 1 / 0.15 / 0.05 μm. Then, the polysilicon 45 to be the electrode 14 is deposited to a thickness of 3 μm by the CVD method. After that, the surface of the wafer is mirror-polished by CMP or the like, and is polished until the silicon substrate on the rear surface is exposed.

【００５２】次いで、各図（ｂ）に示すように、電極１
４ａ、１４ｂ及びスペーサ部２５を形成するために、ポ
リシリコン４５に写真製版とドライエッチで幅０．４μ
ｍの電極間隔となる振動板長辺方向に沿う（短辺方向と
直交する）溝１４Ｃを形成するとともに、振動板短辺方
向に沿う（長辺方向と直交する）溝４６を形成して電極
群１４Ａとなる部分と配線層１５Ｂとなる部分（電極群
１４Ｂとなる部分と配線層１５Ａとなる部分も同様）と
を分割する。Then, as shown in each figure (b), the electrode 1
In order to form 4a, 14b and the spacer portion 25, the width of the polysilicon 45 is 0.4 μm by photolithography and dry etching.
A groove 14C is formed along the diaphragm long side direction (perpendicular to the short side direction) having an electrode spacing of m, and a groove 46 is formed along the diaphragm short side direction (perpendicular to the long side direction) to form electrodes. The part to be the group 14A and the part to be the wiring layer 15B (the same applies to the part to be the electrode group 14B and the part to be the wiring layer 15A) are divided.

【００５３】その後、各図（ｃ）に示すように、ポリシ
リコン４５に立体レジストとドライエッチによって振動
板短辺方向に沿う（長辺方向と直交する）スリット１４
Ｄを形成することで、島状の電極１４ａ、１４ｂ、配線
層１５Ａ、１５Ｂ、電極引き出し層１６Ａ、１６Ｂを形
成する。Then, as shown in FIG. 3C, a slit 14 along the short side direction of the diaphragm (orthogonal to the long side direction) is formed on the polysilicon 45 by a three-dimensional resist and dry etching.
By forming D, island-shaped electrodes 14a and 14b, wiring layers 15A and 15B, and electrode lead layers 16A and 16B are formed.

【００５４】次いで、各図（ｄ）に示すように、凹部１
８を形成し、接合面に熱酸化膜４８を０．０５μｍ厚み
に形成した第２基板２となる下地基板３２を用意し、こ
の下地基板３２をポリシリコン４５からなるスペーサ部
２５に貼り合せ、高温加熱することによりシリコンーシ
リコン酸化膜の直接接合で強固に貼り合せる。Then, as shown in each of FIGS.
8 is formed, and a thermal oxidation film 48 having a thickness of 0.05 μm is formed on the bonding surface to prepare a base substrate 32 to be the second substrate 2. The base substrate 32 is bonded to the spacer portion 25 made of polysilicon 45, By heating at high temperature, the silicon-silicon oxide film is directly bonded and firmly bonded.

【００５５】その後、図１１（ａ）及び図１３（ａ）に
示すように、ＣＶＤ法でシリコン窒化膜４９を形成し、
各図（ｂ）に示すように、吐出室６などの液室形状のレ
ジストパターンを形成し、レジスト開口部のシリコン窒
化膜４９をドライエッチにより除去し、レジストを除去
して、シリコン窒化膜４９のマスクパターンを形成す
る。Thereafter, as shown in FIGS. 11A and 13A, a silicon nitride film 49 is formed by the CVD method,
As shown in each figure (b), a liquid chamber-shaped resist pattern such as the discharge chamber 6 is formed, the silicon nitride film 49 in the resist opening is removed by dry etching, the resist is removed, and the silicon nitride film 49 is removed. Forming a mask pattern.

【００５６】そして、各図（ｃ）に示すように、８０℃
の２５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液でシリコン窒化膜の
マスクパターンの開口部をエッチングする。このエッチ
ングがシリコン窒化膜４１に達するとエッチングが停止
する。そこで、ドライエッチにより、開口部に露出して
いるシリコン窒化膜４１を１８０℃の熱燐酸で、ＨＴＯ
膜４２をフッ酸で除去することにより、シリコン窒化膜
４３及びＨＴＯ膜４４からなる振動板１０と吐出室６等
の液室を形成する。その後、ノズル板をシリコン基板３
１上に接合することでヘッドが完成する。Then, as shown in each figure (c), 80 ° C.
The opening of the mask pattern of the silicon nitride film is etched with the 25 wt% potassium hydroxide aqueous solution. When this etching reaches the silicon nitride film 41, the etching stops. Therefore, the silicon nitride film 41 exposed in the opening is dry-etched with hot phosphoric acid at 180.degree.
By removing the film 42 with hydrofluoric acid, the vibration chamber 10 including the silicon nitride film 43 and the HTO film 44 and the liquid chamber such as the discharge chamber 6 are formed. Then, attach the nozzle plate to the silicon substrate 3
The head is completed by bonding on top of 1.

【００５７】このヘッド構造では、各電極１４ａ、１４
ｂには、スリット４７が形成されていることにより、配
線方向の電極１４による振動板剛性の増加が低減され、
電極１４ａ、１４ｂ間で発生した静電力を効率的に振動
板変位に変換することができ、液滴吐出速度、吐出量と
もに十分マージンをもって吐出することができる。In this head structure, each electrode 14a, 14
Since the slit 47 is formed in b, the increase in diaphragm rigidity due to the electrode 14 in the wiring direction is reduced,
The electrostatic force generated between the electrodes 14a and 14b can be efficiently converted into the displacement of the diaphragm, and the droplet ejection speed and the ejection amount can be ejected with a sufficient margin.

【００５８】次に、第５実施形態に係るインクジェット
ヘッドについてその製造工程とともに図１４ないし図１
８を参照して説明する。なお、図１４は同ヘッドの１つ
の振動板部分の平面説明図、図１５及び図１６は同ヘッ
ドの製造工程を説明する図１４のＤ−Ｄ線に沿う振動板
短辺方向の断面説明図、図１７は同ヘッドの製造工程を
説明する図１５、図１６と同工程の図１４のＥ−Ｅ線に
沿う振動板長辺方向の断面説明図である。Next, the manufacturing process of the ink jet head according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. 14 is a plan view of one diaphragm portion of the same head, and FIGS. 15 and 16 are cross-sectional explanatory views in the short side direction of the diaphragm taken along the line DD of FIG. 14 for explaining the manufacturing process of the head. FIG. 17 is a cross-sectional explanatory view in the long side direction of the diaphragm along the line EE of FIG. 14 in the same process as FIGS. 15 and 16 for explaining the manufacturing process of the head.

【００５９】この実施形態は、電極１４の断面形状がＩ
型、電極１４と配線層１５Ａ、１５Ｂを共通レイヤーの
単結晶シリコンで形成し、電極１４ａ、電極１４ｂに対
してライン状に電圧を印加するヘッドの例である。In this embodiment, the cross-sectional shape of the electrode 14 is I.
This is an example of a head in which the mold, the electrode 14 and the wiring layers 15A and 15B are formed of single-crystal silicon of a common layer, and a voltage is applied linearly to the electrodes 14a and 14b.

【００６０】まず、図１５（ａ）及び図１７（ａ）に示
すように、（１１０）を面方位とする厚さ４００μｍの
シリコン基板５１にイオン注入法によりボロンを拡散
し、高濃度ボロン拡散層６２を形成する。First, as shown in FIGS. 15A and 17A, boron is diffused into a silicon substrate 51 having a plane orientation of (110) and a thickness of 400 μm by an ion implantation method, and high-concentration boron diffusion is performed. Form layer 62.

【００６１】ここでは深さ１μｍの高濃度ボロン拡散層
６２を形成した。高濃度ボロン拡散層の表面にはシリコ
ンとボロンの化合物層が形成されるが、この層を除去す
るためには、化合物層を熱酸化し、フッ酸系エッチング
液によりエッチングすることによって除去できる。シリ
コンの拡散した面は面荒れが生じ、後の直接接合で強固
な接合が得られないことがある。そのために拡散面をポ
リッシュして平滑な面を形成しておく。Here, a high-concentration boron diffusion layer 62 having a depth of 1 μm was formed. A compound layer of silicon and boron is formed on the surface of the high-concentration boron diffusion layer. This layer can be removed by thermal oxidation of the compound layer and etching with a hydrofluoric acid-based etching solution. Roughness may occur on the surface where the silicon is diffused, and a strong bond may not be obtained in the subsequent direct bonding. Therefore, the diffusion surface is polished to form a smooth surface.

【００６２】そして、化合物層を除去しポリッシュした
後に、９００℃／５分のウェット酸化により熱酸化膜６
３を５０ｎｍ厚みに形成する。ここで、酸化膜の成膜方
法としてはプラズマＣＶＤ、スパッタ、ＨＴＯ、ＴＥＯ
Ｓなどがあるが、絶縁耐圧、欠陥、残留電荷、耐久性な
どの点で熱酸化膜が好ましい。Then, after removing the compound layer and polishing, the thermal oxide film 6 is formed by wet oxidation at 900 ° C. for 5 minutes.
3 is formed to a thickness of 50 nm. Here, as a method of forming the oxide film, plasma CVD, sputtering, HTO, TEO
Although there are S and the like, a thermal oxide film is preferable in terms of withstand voltage, defects, residual charges, durability and the like.

【００６３】さらに、別のシリコン基板６５を用意し、
シリコン基板５１の高濃度ボロン拡散層６２側に直接接
合する。ここでは（１００）面方位のシリコンウェハを
用いた。表面性の良いシリコンウェハを貼り合わせ高温
加熱することによって２枚のウェハは強固に接合され
る。ここでは１０００℃／２時間の加熱処理をした。そ
して、シリコン基板６５を厚さ２０μｍまで研磨する。Further, another silicon substrate 65 is prepared,
It is directly bonded to the high-concentration boron diffusion layer 62 side of the silicon substrate 51. Here, a silicon wafer having a (100) plane orientation was used. The two wafers are firmly bonded by sticking together a silicon wafer having a good surface property and heating it at a high temperature. Here, heat treatment was performed at 1000 ° C./2 hours. Then, the silicon substrate 65 is polished to a thickness of 20 μm.

【００６４】次いで、各図（ｂ）に示すように、電極１
４ａ、１４ｂ及びスペーサ部２５を形成するために、シ
リコン基板６５に写真製版とドライエッチで幅０．４μ
ｍの電極間隔となる振動板長辺方向に沿う（短辺方向と
直交する）溝１４Ｃを形成するとともに、振動板短辺方
向に沿う（長辺方向と直交する）溝６６を形成して電極
群１４Ａとなる部分と配線層１５Ｂとなる部分（電極群
１４Ｂとなる部分と配線層１５Ａとなる部分も同様）と
を分割する。Then, as shown in each figure (b), the electrode 1
In order to form 4a, 14b and the spacer portion 25, the width of the silicon substrate 65 is 0.4 μm by photolithography and dry etching.
A groove 14C is formed along the long side of the diaphragm (orthogonal to the short side) with an electrode spacing of m, and a groove 66 is formed along the short side of the diaphragm (orthogonal to the long side) to form electrodes. The part to be the group 14A and the part to be the wiring layer 15B (the same applies to the part to be the electrode group 14B and the part to be the wiring layer 15A) are divided.

【００６５】その後、各図（ｃ）に示すように、シリコ
ン基板６５に立体レジストとドライエッチによって振動
板短辺方向に沿う（長辺方向と直交する）スリット１４
Ｄを形成することで、島状の電極１４ａ、１４ｂ、配線
層１５Ａ、１５Ｂ、電極引き出し層１６Ａ、１６Ｂを形
成する。After that, as shown in each figure (c), the slit 14 along the short side direction (orthogonal to the long side direction) of the diaphragm is formed on the silicon substrate 65 by a three-dimensional resist and dry etching.
By forming D, island-shaped electrodes 14a and 14b, wiring layers 15A and 15B, and electrode lead layers 16A and 16B are formed.

【００６６】次いで、各図（ｄ）に示すように、凹部１
８を形成し、接合面に熱酸化膜６８を０．０５μｍ厚み
に形成した第２基板２となる下地基板５２を用意し、こ
の下地基板５２をシリコン基板６５からなるスペーサ部
２５に貼り合せ、高温加熱することによりシリコンーシ
リコンの直接接合で強固に貼り合せる。Then, as shown in each of FIGS.
8 is formed and a thermal oxidation film 68 is formed on the bonding surface to a thickness of 0.05 μm to prepare a base substrate 52 to be the second substrate 2. The base substrate 52 is bonded to the spacer portion 25 made of the silicon substrate 65, By heating at high temperature, silicon-silicon is directly bonded and firmly bonded.

【００６７】その後、図１６（ａ）及び図１８（ａ）に
示すように、ＣＶＤ法でシリコン窒化膜６９を形成し、
各図（ｂ）に示すように、吐出室６などの液室形状のレ
ジストパターンを形成し、レジスト開口部のシリコン窒
化膜６９をドライエッチにより除去し、レジストを除去
して、シリコン窒化膜６９のマスクパターンを形成す
る。Thereafter, as shown in FIGS. 16A and 18A, a silicon nitride film 69 is formed by the CVD method,
As shown in each figure (b), a liquid chamber-shaped resist pattern such as the discharge chamber 6 is formed, the silicon nitride film 69 in the resist opening is removed by dry etching, the resist is removed, and the silicon nitride film 69 is removed. Forming a mask pattern.

【００６８】そして、各図（ｃ）に示すように、８０℃
の２５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液でシリコン窒化膜６
９のマスクパターンの開口部７０から高濃度ボロン拡散
層６２に達する直前（残り１０μｍ程度）までエッチン
グを行う。次に、エッチング液をＩＰＡを過飽和状態に
した８０℃の３０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液に変
え、エッチングを継続して、高濃度ボロン拡散層６２に
達するとエッチングは自発的に停止する。Then, as shown in each figure (c), 80 ° C.
25 wt% potassium hydroxide aqueous solution of silicon nitride film 6
Etching is carried out from the opening 70 of the mask pattern 9 to just before reaching the high-concentration boron diffusion layer 62 (about 10 μm remaining). Next, the etching solution is changed to a 30 wt% potassium hydroxide aqueous solution at 80 ° C. in which IPA is supersaturated, the etching is continued, and when the high concentration boron diffusion layer 62 is reached, the etching spontaneously stops.

【００６９】２５ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液ではエ
ッチレートが大きく、また安定したエッチングが得られ
る。またＩＰＡ添加３０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液
ではシリコン基板と高濃度ボロン層のエッチング選択比
が大きく、精度よくエッチングストップができる。ＩＰ
Ａは沸点が低く熱を加えると蒸発が激しいので、蒸気を
冷却して液化しエッチング槽に戻してやる環流装置を付
けるのが好ましい。なお、高濃度ボロン拡散層のエッチ
ング選択比を大きくできるエッチング液としてはＩＰＡ
添加の水酸化カリウム以外では、３ｗｔ％〜１０ｗｔt
％程度の低濃度の水酸化カリウム水溶液やＥＤＰなどで
も良い。With a 25 wt% potassium hydroxide aqueous solution, the etching rate is large and stable etching can be obtained. Further, in the 30 wt% potassium hydroxide aqueous solution containing IPA, the etching selection ratio between the silicon substrate and the high-concentration boron layer is large, and the etching can be stopped accurately. IP
Since A has a low boiling point and evaporates significantly when heat is applied, it is preferable to attach a reflux device for cooling the vapor to liquefy it and returning it to the etching tank. Note that IPA is used as an etching solution that can increase the etching selection ratio of the high-concentration boron diffusion layer.
Other than potassium hydroxide added, 3 wt% to 10 wtt
%, A low-concentration aqueous solution of potassium hydroxide or EDP may be used.

【００７０】そこで、ドライエッチにより、開口部を形
成するシリコン窒化膜４１を１８０℃の熱燐酸で除去す
ることにより、高濃度ボロン拡散層６２からなる厚さ１
μｍのシリコン振動板１０と吐出室６等の液室を形成す
る。その後、ノズル板をシリコン基板５１上に接合する
ことでヘッドが完成する。Then, by dry etching, the silicon nitride film 41 forming the opening is removed by hot phosphoric acid at 180 ° C. to form the high-concentration boron diffusion layer 62 with a thickness of 1.
A liquid chamber such as the silicon vibration plate 10 having a thickness of 10 μm and the discharge chamber 6 is formed. Then, the head is completed by bonding the nozzle plate onto the silicon substrate 51.

【００７１】このヘッドでは、電極に単結晶シリコンを
用いており、ウェハ貼り合せ後の研磨により電極の厚さ
を決めることできるので、成膜では不可能な厚さの厚い
電極を形成できる。従って、対向する電極１４ａ、１４
ｂの対向面積を大きくすることができ、大きな静電力が
得られて振動板を十分に変形させることが可能となる。
また、各電極１４ａ、１４ｂには、スリット１４Ｄが形
成されていることにより、配線方向の電極１４による振
動板剛性の増加が抑制され、電極１４ａ、１４ｂ間で発
生した静電力を効率的に振動板変位に変換することがで
き、液滴吐出速度、吐出量ともに十分マージンをもって
吐出することができる。In this head, single crystal silicon is used for the electrodes, and since the thickness of the electrodes can be determined by polishing after the wafer is bonded, it is possible to form a thick electrode that cannot be formed by film formation. Therefore, the opposing electrodes 14a, 14
The facing area of b can be increased, a large electrostatic force can be obtained, and the diaphragm can be sufficiently deformed.
Further, since the slits 14D are formed in each of the electrodes 14a and 14b, an increase in the diaphragm rigidity due to the electrodes 14 in the wiring direction is suppressed, and the electrostatic force generated between the electrodes 14a and 14b is efficiently vibrated. It can be converted into plate displacement, and the droplet discharge speed and the discharge amount can be discharged with a sufficient margin.

【００７２】次に、第６実施形態に係るインクジェット
ヘッドについてその製造工程とともに図１９ないし図２
３を参照して説明する。なお、図１９は同ヘッドの１つ
の振動板部分の平面説明図、図２０及び図２１は同ヘッ
ドの製造工程を説明する図１９のＦ−Ｆ線に沿う振動板
短辺方向の断面説明図、図２２及び図２３は同ヘッドの
製造工程を説明する図２０、図２１と同工程の図１９の
Ｇ−Ｇ線に沿う振動板長辺方向の断面説明図である。な
お、各図では配線層１５Ａ、１５Ｂとはハッチング及び
塗りつぶしで区別して表示している。Next, the ink jet head according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. 19 is a plan view of one diaphragm portion of the same head, and FIGS. 20 and 21 are cross-sectional explanatory views of the diaphragm along the FF line of FIG. 19 for explaining the manufacturing process of the head. 22 and 23 are cross-sectional explanatory views in the long side direction of the diaphragm along the line GG of FIG. 19 in the same steps as FIGS. 20 and 21 for explaining the manufacturing process of the head. In addition, in each drawing, the wiring layers 15A and 15B are displayed separately by hatching and filling.

【００７３】この実施形態は、電極１４の断面形状がＩ
型、電極１４と配線層１５を独立レイヤーのポリシリコ
ンで形成し、電極１４ａ、電極１４ｂに対してライン状
に電圧を印加するヘッドの例である。In this embodiment, the sectional shape of the electrode 14 is I.
This is an example of a head in which the mold, the electrode 14 and the wiring layer 15 are formed of polysilicon of an independent layer, and a voltage is linearly applied to the electrodes 14a and 14b.

【００７４】まず、図２０（ａ）及び図２２（ａ）に示
すように、（１１０）を面方位とする厚さ４００μｍの
シリコン基板７１にシリコン窒化膜８１、ＨＴＯ膜８
２、振動板１０となるシリコン窒化膜８３、及びＨＴＯ
膜８４を、ＣＶＤ法を用いて順次厚さ各々０．１／０．
１／０．１５／０．０５μｍに堆積する。First, as shown in FIGS. 20 (a) and 22 (a), a silicon nitride film 81 and an HTO film 8 are formed on a silicon substrate 71 having a plane orientation of (110) and a thickness of 400 μm.
2. Silicon nitride film 83 to be the vibration plate 10 and HTO
The film 84 is sequentially formed to a thickness of 0.1 / 0.
Deposit to 1 / 0.15 / 0.05 μm.

【００７５】そして、各図（ｂ）に示すように、配線層
１５Ａ、１５Ｂとななるポリシリコンを０．１μｍ堆積
し、全面にボロン注入し、熱拡散させシート抵抗を下げ
るた後、レジストでパターニングし、ドライエッチで配
線層１５Ａ、１５Ｂを形成する。Then, as shown in each figure (b), polysilicon to be the wiring layers 15A and 15B is deposited to a thickness of 0.1 μm, boron is injected over the entire surface, thermal diffusion is performed to reduce the sheet resistance, and then a resist is used. After patterning, the wiring layers 15A and 15B are formed by dry etching.

【００７６】次いで、各図（ｃ）に示すように、配線層
１５Ａ，１５Ｂ側にＨＴＯ膜８５を０．１μｍ堆積さ
せ、電極１４ａ、１４ｂと配線層１５Ａ，１５Ｂとを接
続するための接続孔８６を写真製版とドライエッチで形
成する。Then, as shown in FIG. 6C, an HTO film 85 is deposited on the wiring layers 15A and 15B side by 0.1 μm, and connection holes for connecting the electrodes 14a and 14b to the wiring layers 15A and 15B are formed. 86 is formed by photolithography and dry etching.

【００７７】その後、各図（ｄ）に示すように、電極１
４となるポリシリコン８７を３μｍ厚みにＣＶＤ法を用
いて堆積させ、ＣＭＰ等でウェハ表面をミラー研磨し、
且つ裏面のシリコン基板７１が露出するまで研磨する。After that, as shown in FIG.
Polysilicon 87 to be 4 is deposited to a thickness of 3 μm by the CVD method, and the wafer surface is mirror-polished by CMP or the like.
Further, polishing is performed until the silicon substrate 71 on the back surface is exposed.

【００７８】次いで、図２１（ａ）及び図２３（ａ）に
示すように、ポリシリコン８７に写真製版とドライエッ
チで電極間隔（異なる電位の電極間隔）１４Ｃ及びスリ
ット（同じ電位の電極間隔）１４Ｄがそれぞれ幅０．４
μｍになるように加工して、島状の電極１４ａ、１４ｂ
を形成する。Then, as shown in FIGS. 21A and 23A, the electrode spacing (electrode spacing of different potentials) 14C and slits (electrode spacing of the same potential) are formed on the polysilicon 87 by photolithography and dry etching. 14D each has a width of 0.4
Processed to have a thickness of μm, and island-shaped electrodes 14a and 14b
To form.

【００７９】次いで、各図（ｂ）に示すように、凹部１
８を形成し、接合面に熱酸化膜８８を０．０５μｍ厚み
に形成した第２基板２となる下地基板７２を用意し、こ
の下地基板８２をポリシリコン８７からなるスペーサ部
２５に貼り合せ、高温加熱することによりシリコンーシ
リコン酸化膜の直接接合で強固に貼り合せる。Then, as shown in each figure (b), the recess 1
8 is formed and a thermal oxidation film 88 is formed on the bonding surface to a thickness of 0.05 μm to prepare a base substrate 72 to be the second substrate 2, and the base substrate 82 is bonded to the spacer portion 25 made of polysilicon 87. By heating at high temperature, the silicon-silicon oxide film is directly bonded and firmly bonded.

【００８０】その後、図示しないが、前述した第４、第
５実施形態で説明したと同様に、ＣＶＤ法でシリコン窒
化膜を形成し、吐出室６などの液室形状のレジストパタ
ーンを形成し、レジスト開口部のシリコン窒化膜をドラ
イエッチにより除去し、レジストを除去して、シリコン
窒化膜のマスクパターンを形成する。Thereafter, although not shown, a silicon nitride film is formed by the CVD method and a liquid chamber-shaped resist pattern such as the discharge chamber 6 is formed in the same manner as described in the fourth and fifth embodiments. The silicon nitride film in the resist opening is removed by dry etching, the resist is removed, and a mask pattern of the silicon nitride film is formed.

【００８１】そして、各図（ｃ）に示すように、８０℃
の２５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液でシリコン窒化膜の
マスクパターンの開口部をエッチングする。このエッチ
ングがシリコン窒化膜８１に達するとエッチングが停止
する。そこで、ドライエッチにより、開口部に露出して
いるシリコン窒化膜８１を１８０℃の熱燐酸で、ＨＴＯ
膜８２をフッ酸で除去することにより、シリコン窒化膜
８３及びＨＴＯ膜８４からなる振動板１０と吐出室６等
の液室を形成する。その後、ノズル板をシリコン基板７
１上に接合することでヘッドが完成する。Then, as shown in each figure (c), 80 ° C.
The opening of the mask pattern of the silicon nitride film is etched with the 25 wt% potassium hydroxide aqueous solution. When this etching reaches the silicon nitride film 81, the etching stops. Therefore, by dry etching, the silicon nitride film 81 exposed in the opening is exposed to HTO with hot phosphoric acid at 180 ° C.
By removing the film 82 with hydrofluoric acid, the vibration chamber 10 including the silicon nitride film 83 and the HTO film 84 and the liquid chamber such as the discharge chamber 6 are formed. After that, the nozzle plate is attached to the silicon substrate 7
The head is completed by bonding on top of 1.

【００８２】このヘッド構造では、各電極１４ａ、１４
ｂには、スリット１４Ｄが形成されていることにより、
配線方向の電極１４による振動板剛性の増加が低減さ
れ、また、電極層（電極１４ａ、１４ｂを形成する層）
と配線層１５Ａ、１５Ｂとが独立であるため、配線層の
膜厚を精度よくコントロールできるため、電極１４ａ、
１４ｂ間で発生した静電力を効率的に振動板変位に変換
することができ、液滴吐出速度、吐出量ともに十分マー
ジンをもって吐出することができる。In this head structure, each electrode 14a, 14
Since the slit 14D is formed in b,
The increase in diaphragm rigidity due to the electrodes 14 in the wiring direction is reduced, and the electrode layers (layers forming the electrodes 14a and 14b)
Since the wiring layer 15A and the wiring layer 15B are independent of each other, the film thickness of the wiring layer can be accurately controlled.
The electrostatic force generated between 14b can be efficiently converted into the displacement of the diaphragm, and the droplet discharge speed and the discharge amount can be discharged with a sufficient margin.

【００８３】なお、配線層の材料としては電極材料（電
極層）との密着性が良く、製造工程の熱履歴に耐え得る
導電材料であればよく、上記に以外に例えばＴｉＮ膜な
どを用いることもできる。The wiring layer may be made of any conductive material that has good adhesion to the electrode material (electrode layer) and can withstand the thermal history of the manufacturing process. Other than the above, for example, a TiN film or the like may be used. You can also

【００８４】次に、第７実施形態に係るインクジェット
ヘッドについて図２４及び図２５を参照して説明する。
なお、図２４は同ヘッドの１つの振動板部分の平面説明
図、図２５は図２４のＨ−Ｈ線に沿う断面説明図であ
る。なお、各図では配線層１５Ａ、１５Ｂとは塗りつぶ
しとハッチングで区別して表示している。Next, the ink jet head according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS.
24 is a plan explanatory view of one diaphragm portion of the same head, and FIG. 25 is a sectional explanatory view taken along the line HH of FIG. In addition, in each drawing, the wiring layers 15A and 15B are distinguished from each other by filling and hatching.

【００８５】この実施形態では、電極１４（１４ａ、１
４ｂ）を断面形状で略Ｔ型形状に形成し、マトリクス状
の島状に配置した各電極１４に対して千鳥状に配線層１
５Ａ，１５Ｂを形成することで、異なる電位が印加され
る電極１４ａと電極１４ｂとを電極間隔１４Ｅで千鳥状
に配置している。また、電極１４ａの配線層１５Ａ及び
電極１４ｂの配線層１５Ｂと電極１４とは独立させて形
成している。In this embodiment, the electrodes 14 (14a, 1
4b) is formed into a substantially T-shaped cross section, and the wiring layers 1 are arranged in a staggered pattern with respect to the electrodes 14 arranged in a matrix-like island shape.
By forming 5A and 15B, the electrodes 14a and 14b to which different potentials are applied are arranged in a zigzag pattern with the electrode interval 14E. Further, the wiring layer 15A of the electrode 14a, the wiring layer 15B of the electrode 14b, and the electrode 14 are formed independently.

【００８６】このように電極１４の断面形状を略Ｔ型形
状にすることにより、前述したように振動板１０表面で
の電極１４の占有スペースを小さくすることができて、
振動板１０の剛性増加を抑制することができる。また、
振動板１０表面での電極間隔を大きくすることができる
ため、電極１４ａ、１４ｂで得られた静電力を効率良く
振動板変位に変換することができる。By thus making the cross-sectional shape of the electrode 14 substantially T-shaped, the space occupied by the electrode 14 on the surface of the diaphragm 10 can be reduced as described above.
It is possible to suppress an increase in the rigidity of the diaphragm 10. Also,
Since the electrode interval on the surface of the diaphragm 10 can be increased, the electrostatic force obtained by the electrodes 14a and 14b can be efficiently converted into the diaphragm displacement.

【００８７】また、異なる電位が印加される２つの電極
を千鳥状に配置しているので、最該周囲以外の電極１４
はすべての側面で静電力を生じさせることができ、大き
な静電力が得られて、振動板の変位効率が向上し、液滴
吐出能力が向上する。Since the two electrodes to which different potentials are applied are arranged in a staggered pattern, the electrodes 14 other than the outermost electrode
Can generate an electrostatic force on all sides, a large electrostatic force can be obtained, the displacement efficiency of the diaphragm is improved, and the droplet discharge capability is improved.

【００８８】そこで、この第７実施形態のインクジェッ
トヘッドの製造工程について図２６を参照して説明す
る。同図（ａ）に示すように、（１１０）を面方位とす
る厚さ４００μｍのシリコン基板９１にイオン注入法に
よりボロンを拡散し、高濃度ボロン拡散層９２を形成す
る。ここでは深さ１μｍの高濃度ボロン拡散層９２を形
成した。Therefore, the manufacturing process of the ink jet head of the seventh embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3A, boron is diffused into a silicon substrate 91 having a plane orientation of (110) and a thickness of 400 μm by an ion implantation method to form a high concentration boron diffusion layer 92. Here, a high-concentration boron diffusion layer 92 having a depth of 1 μm is formed.

【００８９】高濃度ボロン拡散層９２の表面にはシリコ
ンとボロンの化合物層が形成されるが、この層を除去す
るためには、化合物層を熱酸化し、フッ酸系エッチング
液によりエッチングすることによって除去できる。シリ
コンの拡散した面は面荒れが生じ、後の直接接合で強固
な接合が得られないことがある。そのために拡散面をポ
リッシュして平滑な面を形成しておく。A compound layer of silicon and boron is formed on the surface of the high-concentration boron diffusion layer 92. In order to remove this layer, the compound layer is thermally oxidized and etched with a hydrofluoric acid-based etching solution. Can be removed by Roughness may occur on the surface where the silicon is diffused, and a strong bond may not be obtained in the subsequent direct bonding. Therefore, the diffusion surface is polished to form a smooth surface.

【００９０】そして、化合物層を除去しポリッシュした
後に９００℃／５分のウェット酸化により熱酸化膜９３
を５０ｎｍ厚みに形成する。ここで、酸化膜の成膜方法
としてはプラズマＣＶＤ、スパッタ、ＨＴＯ、ＴＥＯＳ
などがあるが、絶縁耐圧、欠陥、残留電荷、耐久性など
の点で熱酸化膜が好ましい。After removing the compound layer and polishing, the thermal oxide film 93 is formed by wet oxidation at 900 ° C. for 5 minutes.
To a thickness of 50 nm. Here, as a method of forming the oxide film, plasma CVD, sputtering, HTO, TEOS are used.
However, a thermal oxide film is preferable in terms of withstand voltage, defects, residual charge, durability and the like.

【００９１】次いで、ポリシリコンを０．１μｍ厚みに
ＣＶＤ法を用いて堆積させ、写真製版、ドライエッチに
より、配線層１５Ａ、１５Ｂのパターニングを行う。Next, polysilicon is deposited to a thickness of 0.1 μm by the CVD method, and the wiring layers 15A and 15B are patterned by photoengraving and dry etching.

【００９２】その後、同図（ｂ）に示すように、ＬＰ−
ＣＶＤ法を用いてシリコン窒化膜９４を０．１μｍ堆積
させた後、同図（ｃ）に示すように、Ｔ型形状の電極１
４のくびれ部を形成するための犠牲層９５としてＨＴＯ
膜を２μｍ厚みに堆積させ、配線層１５Ａ、１５Ｂと電
極１４ａ、１４ｂを接続させる部位に写真製版、ドライ
エッチにて接続孔９６を形成する。さらに、電極を形成
するためのポリシリコン９７を３μｍ厚みにＣＶＤ法で
堆積した後、下地基板との密着性を得るためにポリシリ
コン９７表面を研磨する。Then, as shown in FIG.
After depositing a silicon nitride film 94 to a thickness of 0.1 μm using the CVD method, as shown in FIG.
HTO as the sacrificial layer 95 for forming the constricted portion 4
A film is deposited to a thickness of 2 μm, and connection holes 96 are formed by photolithography and dry etching at the portions where the wiring layers 15A and 15B and the electrodes 14a and 14b are connected. Further, after depositing polysilicon 97 for forming electrodes to a thickness of 3 μm by the CVD method, the surface of polysilicon 97 is polished to obtain adhesion with the underlying substrate.

【００９３】次いで、同図（ｄ）に示すように、写真製
版とドライエッチでポリシリコン９７に電極間隔１４Ｅ
が０．４μｍになるように溝加工を施して電極１４ａ、
１４ｂを形成する。Then, as shown in FIG. 9D, the electrode spacing 14E is formed on the polysilicon 97 by photolithography and dry etching.
Electrode 14a by grooving so that
14b is formed.

【００９４】次に、同図（ｅ）に示すように、犠牲層９
５をフッ酸で除去し、電極１４ａ、１４ｂのくびれ部を
形成して略Ｔ型形状にする。Next, as shown in FIG. 7E, the sacrificial layer 9 is formed.
5 is removed with hydrofluoric acid, and the constricted portions of the electrodes 14a and 14b are formed to have a substantially T shape.

【００９５】その後、図示を省略するが、前記第５実施
形態と同様に下地基板（第２基板を）を接合した後シリ
コン基板９１をエッチングして厚さ１μｍのシリコン振
動板１０及び吐出室６等の液室を形成し、ノズル板を接
合してヘッドを完成する。After that, although not shown, as in the fifth embodiment, after bonding the base substrate (second substrate), the silicon substrate 91 is etched to form a silicon vibrating plate 10 having a thickness of 1 μm and the discharge chamber 6. And the like, and the nozzle plates are joined to complete the head.

【００９６】このように、異なる電位が印加される電極
１４ａ、１４ｂが千鳥状に配列されており、電極１４
ａ、１４ｂ側面全てを有効に活用できるため、静電力を
得るための十分な対向電極面積を稼ぐことができる。ま
た、電極が島状で且つ、静電力が全ての側面で得られる
ことから縦方向、横方向に静電力が得られる。従って、
静電力が十分得られ、振動板を十分に変形させることが
可能となって、変形効率（駆動効率）が更に向上する。As described above, the electrodes 14a and 14b to which different potentials are applied are arranged in a zigzag pattern.
Since it is possible to effectively utilize all of the side surfaces of a and 14b, it is possible to obtain a sufficient counter electrode area for obtaining the electrostatic force. In addition, since the electrodes are island-shaped and the electrostatic force is obtained on all the side surfaces, the electrostatic force can be obtained in the vertical and horizontal directions. Therefore,
A sufficient electrostatic force can be obtained and the diaphragm can be sufficiently deformed, so that the deformation efficiency (driving efficiency) is further improved.

【００９７】また、各電極１４ａ、１４ｂが独立で形成
されていることにより、電極１４による振動板剛性が低
減され、電極１４ａ、１４ｂ間で発生した静電力を効率
的に振動板変位に変換することができ、液滴吐出速度、
吐出量ともに十分マージンをもって吐出することができ
る。ここでも、配線層の材料としては、前述したよう
に、電極材料との密着性が良く、製造工程の熱履歴に耐
え得る材料、例えばＴｉＮ膜などを用いることもでき
る。Further, since each electrode 14a, 14b is formed independently, the rigidity of the diaphragm by the electrode 14 is reduced, and the electrostatic force generated between the electrodes 14a, 14b is efficiently converted into the diaphragm displacement. Can, drop discharge speed,
The ejection amount can be ejected with a sufficient margin. Also here, as the material of the wiring layer, as described above, a material having good adhesion to the electrode material and capable of withstanding the thermal history of the manufacturing process, such as a TiN film, may be used.

【００９８】次に、第８実施形態に係るインクジェット
ヘッドについて図２７を参照して説明する。なお、同図
は同ヘッドの電極部分の平面説明図である。この実施形
態においては、電極１４ａ、１４ｂは平面形状で四角形
の角を落としたした形状に形成している。これにより、
隣り合う４個の電極１４ａ、１４ｂ間に間隔が大きくな
る領域９９を形成することができる。この間隔が大きく
なる領域９９を設けることで、前述した第７実施形態に
おける製造工程で犠牲層９５をウェットエッチする時
に、犠牲層９５の除去性を向上させることができ、信頼
性の高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。Next, an ink jet head according to the eighth embodiment will be described with reference to FIG. The figure is a plan view of the electrode portion of the head. In this embodiment, the electrodes 14a and 14b are formed in a planar shape with square corners removed. This allows
It is possible to form a region 99 having a large interval between the four adjacent electrodes 14a and 14b. By providing the region 99 in which the distance is large, the removability of the sacrificial layer 95 can be improved when the sacrificial layer 95 is wet-etched in the manufacturing process in the above-described seventh embodiment, and the highly reliable droplets can be obtained. A discharge head can be obtained.

【００９９】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドとして
のインクジェットヘッドとインクタンクを一体にしたイ
ンクカートリッジについて図２８を参照して説明する。
このインクカートリッジ（インクタンク一体型ヘッド）
２００は、ノズル孔２０１等を有する上記各実施形態の
いずれかのインクジェットヘッド２０２と、このインク
ジェットヘッド２０２に対してインクを供給するインク
タンク２０３とを一体化したものである。Next, an ink cartridge in which an ink jet head as a droplet discharge head and an ink tank according to the present invention are integrated will be described with reference to FIG.
This ink cartridge (ink tank integrated head)
Reference numeral 200 is an ink-jet head 202 of any of the above-described embodiments having a nozzle hole 201 and an ink tank 203 for supplying ink to the ink-jet head 202, which are integrated.

【０１００】このようにインクタンク一体型のヘッドの
場合、ヘッドの低コスト化、信頼性は、ただちにインク
カートリッジ全体の低コスト化、信頼性につながるの
で、上述したように低コスト化、高信頼性化、製造不良
低減することで、インクカートリッジの歩留まり、信頼
性が向上し、ヘッド一体型インクカートリッジの低コス
ト化を図れる。As described above, in the case of the head integrated with the ink tank, the cost reduction and reliability of the head immediately lead to the cost reduction and reliability of the entire ink cartridge. Therefore, as described above, the cost reduction and high reliability are achieved. By improving the performance and reducing manufacturing defects, the yield and reliability of the ink cartridge can be improved, and the cost of the head-integrated ink cartridge can be reduced.

【０１０１】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
（インクカートリッジ一体型ヘッドを含む）を搭載した
インクジェット記録装置の一例について図２９及び図３
０を参照して説明する。なお、図２９は同記録装置の斜
視説明図、図３０は同記録装置の機構部の側面説明図で
ある。Next, an example of an ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head (including an ink cartridge integrated head) according to the present invention will be described with reference to FIGS. 29 and 3.
This will be described with reference to 0. 29 is a perspective explanatory view of the recording apparatus, and FIG. 30 is a side view of a mechanical portion of the recording apparatus.

【０１０２】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体２１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッ
ジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェット
ヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給
するインクカートリッジ等で構成される印字機構部２１
２等を収納し、装置本体２１１の下方部には前方側から
多数枚の用紙２１３を積載可能な給紙カセット（或いは
給紙トレイでもよい。）２１４を抜き差し自在に装着す
ることができ、また、用紙２１３を手差しで給紙するた
めの手差しトレイ２１５を開倒することができ、給紙カ
セット２１４或いは手差しトレイ２１５から給送される
用紙２１３を取り込み、印字機構部２１２によって所要
の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ２
１６に排紙する。This ink jet recording apparatus has a carriage movable inside the recording apparatus main body 211 in the main scanning direction, a recording head including the ink jet head according to the present invention mounted on the carriage, an ink cartridge for supplying ink to the recording head, and the like. Printing mechanism section 21
A sheet feeding cassette (or a sheet feeding tray) 214 capable of accommodating a plurality of sheets of paper 213 from the front side can be detachably attached to the lower part of the apparatus main body 211. The manual feed tray 215 for manually feeding the paper 213 can be opened and closed, the paper 213 fed from the paper feed cassette 214 or the manual feed tray 215 is taken in, and a desired image is recorded by the printing mechanism unit 212. After that, the output tray 2 mounted on the rear side
The paper is discharged to 16.

【０１０３】印字機構部２１２は、図示しない左右の側
板に横架したガイド部材である主ガイドロッド２２１と
従ガイドロッド２２２とでキャリッジ２２３を主走査方
向（図３０で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、この
キャリッジ２２３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、
マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を
吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェ
ットヘッドからなるヘッド２２４を複数のインク吐出口
を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方
向を下方に向けて装着している。またキャリッジ２２３
にはヘッド２２４に各色のインクを供給するための各イ
ンクカートリッジ２２５を交換可能に装着している。な
お、上述したインクカートリッジ一体型ヘッドを搭載す
るようにすることもできる。The printing mechanism section 212 slides the carriage 223 in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 30) by the main guide rod 221 and the sub guide rod 222 which are guide members which are horizontally mounted on the left and right side plates (not shown). The carriage 223 is freely held, and yellow (Y), cyan (C),
A head 224, which is an ink jet head that is a droplet ejection head according to the present invention that ejects ink droplets of each color of magenta (M) and black (Bk), is arranged in a direction that intersects a plurality of ink ejection ports with the main scanning direction. , The ink droplet ejection direction is downward. Also the carriage 223
Each ink cartridge 225 for supplying each color ink to the head 224 is replaceably mounted. The ink cartridge integrated head described above may be mounted.

【０１０４】インクカートリッジ２２５は上方に大気と
連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへイン
クを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多
孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジ
ェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持
している。The ink cartridge 225 has an atmosphere port communicating with the atmosphere above, a supply port supplying ink to the ink-jet head below, and a porous body filled with ink inside. The ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of.

【０１０５】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド２２４を用いているが、各色のインク滴を吐出する
ノズルを有する１個のヘッドでもよい。Further, although the heads 224 of the respective colors are used as the recording heads here, one head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used.

【０１０６】ここで、キャリッジ２２３は後方側（用紙
搬送方向下流側）を主ガイドロッド２２１に摺動自在に
嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッ
ド２２２に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ２２３を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ２２７で回転駆動される駆動プーリ２２８と従動
プーリ２２９との間にタイミングベルト２３０を張装
し、このタイミングベルト２３０をキャリッジ２２３に
固定しており、主走査モーター２２７の正逆回転により
キャリッジ２２３が往復駆動される。Here, the carriage 223 is slidably fitted to the main guide rod 221 on the rear side (downstream side in the sheet carrying direction) and slidably fitted to the slave guide rod 222 on the front side (upstream side in the paper carrying direction). It is placed in. Then, in order to move and scan the carriage 223 in the main scanning direction, a timing belt 230 is stretched between a drive pulley 228 and a driven pulley 229 which are rotationally driven by the main scanning motor 227, and the timing belt 230 is mounted on the carriage 223. The carriage 223 is reciprocally driven by forward and reverse rotations of the main scanning motor 227.

【０１０７】一方、給紙カセット２１４にセットした用
紙２１３をヘッド２２４の下方側に搬送するために、給
紙カセット２１４から用紙２１３を分離給装する給紙ロ
ーラ２３１及びフリクションパッド２３２と、用紙２１
３を案内するガイド部材２３３と、給紙された用紙２１
３を反転させて搬送する搬送ローラ２３４と、この搬送
ローラ２３４の周面に押し付けられる搬送コロ２３５及
び搬送ローラ２３４からの用紙２１３の送り出し角度を
規定する先端コロ２３６とを設けている。搬送ローラ２
３４は副走査モータ２３７によってギヤ列を介して回転
駆動される。On the other hand, in order to convey the paper 213 set in the paper feed cassette 214 to the lower side of the head 224, the paper feed roller 231 and the friction pad 232 for separately feeding the paper 213 from the paper feed cassette 214, and the paper 21.
Guide member 233 for guiding the sheet 3 and the fed paper 21
A conveyance roller 234 that reverses and conveys 3 is provided, and a conveyance roller 235 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 234 and a leading end roller 236 that defines the delivery angle of the sheet 213 from the conveyance roller 234. Transport roller 2
The sub-scanning motor 237 is rotationally driven through a gear train.

【０１０８】そして、キャリッジ２２３の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ２３４から送り出された
用紙２１３を記録ヘッド２２４の下方側で案内する用紙
ガイド部材である印写受け部材２３９を設けている。こ
の印写受け部材２３９の用紙搬送方向下流側には、用紙
２１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送
コロ２４１、拍車２４２を設け、さらに用紙２１３を排
紙トレイ２１６に送り出す排紙ローラ２４３及び拍車２
４４と、排紙経路を形成するガイド部材２４５，２４６
とを配設している。A print receiving member 239, which is a paper guide member for guiding the paper 213 sent out from the conveying roller 234 in the lower side of the recording head 224 in correspondence with the movement range of the carriage 223 in the main scanning direction, is provided. There is. A transport roller 241 and a spur 242, which are driven to rotate in order to send the paper 213 in the paper discharge direction, are provided on the downstream side of the print receiving member 239 in the paper transport direction, and the paper 213 is further discharged to the paper discharge tray 216. Roller 243 and spur 2
44, and guide members 245 and 246 that form a paper discharge path.
And are arranged.

【０１０９】記録時には、キャリッジ２２３を移動させ
ながら画像信号に応じて記録ヘッド２２４を駆動するこ
とにより、停止している用紙２１３にインクを吐出して
１行分を記録し、用紙２１３を所定量搬送後次の行の記
録を行う。記録終了信号または、用紙２１３の後端が記
録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を
終了させ用紙２１３を排紙する。この場合、ヘッド２２
４を構成する本発明に係るインクジェットヘッドは滴吐
出効率が高いので、安定して高い画像品質の画像を記録
することができる。At the time of recording, by driving the recording head 224 according to the image signal while moving the carriage 223, ink is ejected onto the stopped paper 213 to record one line, and the paper 213 is printed by a predetermined amount. After transportation, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 213 reaches the recording area, the recording operation is ended and the paper 213 is ejected. In this case, the head 22
Since the ink jet head according to the present invention that composes No. 4 has high droplet ejection efficiency, it is possible to stably record an image with high image quality.

【０１１０】また、キャリッジ２２３の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、ヘッド２２４の吐出不良
を回復するための回復装置２４７を配置している。回復
装置２４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手
段を有している。キャリッジ２２３は印字待機中にはこ
の回復装置２４７側に移動されてキャッピング手段でヘ
ッド２２４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に
保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出す
ることにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、
安定した吐出性能を維持する。A recovery device 247 for recovering the ejection failure of the head 224 is arranged at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 223 in the moving direction. The recovery device 247 has a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit. The carriage 223 is moved to the recovery device 247 side during printing standby, the head 224 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept in a wet state to prevent ejection failure due to ink drying.
Also, by ejecting ink that is not related to recording during recording, etc., the ink viscosity of all ejection ports is made constant,
Maintains stable discharge performance.

【０１１１】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド２２４の吐出口（ノズル）を密封し、
チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに
気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等
はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復され
る。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された
廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のイ
ンク吸収体に吸収保持される。When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the head 224 is sealed with a capping means,
Bubbles and the like are sucked out together with the ink from the discharge port by the suction means through the tube, and the ink and dust adhering to the surface of the discharge port are removed by the cleaning means to recover the discharge failure. Further, the sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed in the lower portion of the main body, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

【０１１２】このように、このインクジェット記録装置
においては本発明を実施したインクジェットヘッド又は
インクカートリッジを搭載しているので、振動板駆動不
良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐
出特性が得られて、画像品質が向上する。また、低電圧
で駆動できるヘッドを搭載するので、インクジェット記
録装置全体の消費電力も低減できる。As described above, since the ink jet head or the ink cartridge embodying the present invention is mounted in this ink jet recording apparatus, there is no ink droplet ejection failure due to the diaphragm driving failure, and stable ink droplet ejection characteristics are obtained. As a result, the image quality is improved. Further, since a head that can be driven at a low voltage is mounted, the power consumption of the entire inkjet recording device can be reduced.

【０１１３】次に、本発明に係る静電アクチュエータを
備えたマイクロデバイスの一例であるマイクロポンプに
ついて図３１を参照して説明する。なお、同図は同マイ
クロポンプの要部断面説明図である。このマイクロポン
プは、流路基板３０１と保護基板３０２とを重ねて接合
した積層構造となっており、流路基板３０１には流体が
流れる流路３０３を形成するとともに、流路３０３の一
壁面を形成する前記液滴吐出ヘッドの実施形態で説明し
た振動板と同様な可動板３０４を設け、可動板３０４の
保護基板３０２と接合固定しない部分は可動部分３０５
となっている。Next, a micropump, which is an example of a microdevice including the electrostatic actuator according to the present invention, will be described with reference to FIG. It should be noted that the figure is a cross-sectional explanatory view of the main parts of the micropump. This micropump has a laminated structure in which a flow path substrate 301 and a protective substrate 302 are stacked and bonded to each other. A flow path 303 through which a fluid flows is formed in the flow path substrate 301, and one wall surface of the flow path 303 is formed. A movable plate 304 similar to the vibrating plate described in the embodiment of the droplet discharge head to be formed is provided, and a portion of the movable plate 304 which is not bonded and fixed to the protective substrate 302 is a movable portion 305.
Has become.

【０１１４】そして、可動部分３０５の流路３０３側の
反対の面に、前記インクジェットヘッドの電極１４（１
４ａ、１４ｂ）と同様に、複数の電極３０７を島状に配
置している。保護基板３０２は前記ヘッドの第２基板２
と同様な機能を有するものであり、電極３０７を配置す
るための凹部３０８を形成している。ここでは、保護基
板３０２は平板板基板にスペーサ部３０９を設けること
で凹部３０８を形成している。Then, on the surface of the movable portion 305 opposite to the flow path 303 side, the electrode 14 (1
4a and 14b), a plurality of electrodes 307 are arranged in an island shape. The protective substrate 302 is the second substrate 2 of the head.
It has the same function as the above, and forms a recess 308 for disposing the electrode 307. Here, the protective substrate 302 has a recess 308 formed by providing a spacer portion 309 on a flat plate substrate.

【０１１５】このマイクロポンプの動作原理を説明する
と、前述したように複数の電極３０７に対して１つおき
にパルス電位を与えることによって電極３０７間で静電
吸引力が生じるので、可動部分３０５が流路３０３側に
変形する。ここで、可動部分３０５を図中右側から順次
駆動することによって流路３０３内の流体は、矢印方向
へ流れが生じ、流体の輸送が可能となる。Explaining the operating principle of this micropump, as described above, since the electrostatic attraction force is generated between the electrodes 307 by applying the pulse potential to every other electrode 307 every other electrode, the movable portion 305 is The flow path 303 is deformed. Here, by sequentially driving the movable part 305 from the right side in the drawing, the fluid in the flow path 303 flows in the direction of the arrow, and the fluid can be transported.

【０１１６】なお、この実施形態では可動部分を複数設
けた例を示したが、可動部分は１つでも良い。また、輸
送効率を上げるために、可動部分間に１又は複数の弁、
例えば逆止弁などを設けることもできる。In this embodiment, an example in which a plurality of movable parts are provided is shown, but the number of movable parts may be one. Also, one or more valves between moving parts to increase transport efficiency,
For example, a check valve may be provided.

【０１１７】次に、本発明に係る静電アクチュエータを
備えたマイクロデバイスの他の例としての光学デバイス
の実施形態について図３２を参照して説明する。なお、
同図は同デバイスの概略構成図である。この光学デバイ
スは、変形可能なミラー４０１と保護基板４０２とを重
ねて接合している。このミラー４０１の保護基板４０２
と接合固定しない部分は可動部分４０５となっている。
そして、可動部分４０５には前記液滴吐出ヘッドの実施
形態で説明した電極１４（１４ａ、１４ｂ）と同様に複
数の電極４０７を島状に配置している。Next, an embodiment of an optical device as another example of the microdevice provided with the electrostatic actuator according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition,
The figure is a schematic configuration diagram of the device. In this optical device, a deformable mirror 401 and a protective substrate 402 are overlapped and bonded. Protective substrate 402 for this mirror 401
The portion that is not joined and fixed with is a movable portion 405.
Then, in the movable portion 405, a plurality of electrodes 407 are arranged in an island shape like the electrodes 14 (14a, 14b) described in the embodiment of the droplet discharge head.

【０１１８】保護基板４０２は前記ヘッドの第２基板２
と同様な機能を有するものであり、電極４０７を配置す
るための凹部４０８を形成している。ここでは、保護基
板４０２は平板板基板にスペーサ部４０９を設けること
で凹部４０８を形成している。なお、ミラー４０１表面
は反射率を増加させるため誘電体多層膜や金属膜を形成
すると良い。The protective substrate 402 is the second substrate 2 of the head.
It has a function similar to that, and forms a recess 408 for disposing the electrode 407. Here, the protective substrate 402 has a recess 408 formed by providing a spacer portion 409 on a flat plate substrate. A dielectric multilayer film or a metal film may be formed on the surface of the mirror 401 to increase the reflectance.

【０１１９】この光学デバイスの原理を説明すると、ミ
ラー４０１の可動部分４０５に設けた複数の電極４０７
に対して１つおきにパルス電位を与えることによって、
電極４０７間で静電吸引力が生じるので、可動部分４０
５が凸状に変形して凸面ミラーとなる。したがって、光
源４１０からの光がレンズ４１１を介してミラー４０１
に照射した場合、ミラー４０１を駆動しないときには、
光は入射角と同じ角度で反射するが、ミラー４０１を可
動部分４０５を駆動した場合はその可動部分４０５が凸
面ミラーとなるので反射光は発散光となる。これにより
光変調デバイスが実現できる。The principle of this optical device will be described. A plurality of electrodes 407 provided on the movable portion 405 of the mirror 401.
To every other pulse potential,
Since an electrostatic attraction force is generated between the electrodes 407, the movable portion 40
5 is transformed into a convex shape to form a convex mirror. Therefore, the light from the light source 410 is transmitted through the lens 411 to the mirror 401.
When the mirror 401 is not driven,
The light is reflected at the same angle as the incident angle, but when the movable portion 405 is driven by the mirror 401, the movable portion 405 becomes a convex mirror, so the reflected light becomes divergent light. Thereby, an optical modulation device can be realized.

【０１２０】そこで、この光学デバイスを応用した例を
図３３も参照して説明する。この例は、上述した光学デ
バイスを２次元に配列し、各ミラーの可動部分４０５を
独立して駆動するようにしたものである。なお、ここで
は、４×４の配列を示しているが、これ以上配列するこ
とも可能である。Therefore, an example in which this optical device is applied will be described with reference to FIG. In this example, the above-mentioned optical devices are arranged two-dimensionally, and the movable portion 405 of each mirror is independently driven. Although a 4 × 4 array is shown here, more arrays are possible.

【０１２１】したがって、前述した図３２と同様に、光
源４１０からの光はレンズ４１１を介してミラー４０１
に照射され、ミラー４０１を駆動していないところに入
射した光は、投影用レンズ４１２へ入射する。一方、電
極４０７に電圧を印加してミラー４０１の可動部分４０
５を変形させているところは凸面ミラーとなるので光は
発散し投影用レンズ４１２にほとんど入射しない。この
投影用レンズ４１２に入射した光はスクリーン（図示し
ない）などに投影され、スクリーンに画像を表示するこ
とができる。Therefore, as in the case of FIG. 32, the light from the light source 410 passes through the lens 411 and the mirror 401.
The light that has been irradiated onto the mirror 401 and has entered the portion where the mirror 401 is not driven enters the projection lens 412. On the other hand, a voltage is applied to the electrode 407 to move the movable portion 40 of the mirror 401.
Since a convex mirror is formed where 5 is deformed, light diverges and hardly enters the projection lens 412. The light that has entered the projection lens 412 is projected onto a screen (not shown) or the like, and an image can be displayed on the screen.

【０１２２】これらのマイクロポンプや光学デバイスの
実施形態においては、第１実施形態に係るインクジェッ
トヘッドと同様な構成の静電アクチュエータとしたが、
第２実施形態以降の実施形態に係るインクジェットヘッ
ドと同様な構成の静電アクチュエータとすることもでき
る。In the embodiments of the micropump and the optical device, the electrostatic actuator having the same structure as the ink jet head according to the first embodiment is used.
It is also possible to use an electrostatic actuator having the same configuration as the inkjet head according to the second and subsequent embodiments.

【０１２３】なお、上記実施形態においては、液滴吐出
ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明
したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドと
して、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴
吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐
出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。ま
た、マイクロデバイスとしては、マイクロポンプ、光学
デバイス（光変調デバイス）以外にも、マイクロスイッ
チ（マイクロリレー）、マルチ光学レンズのアクチュエ
ータ（光スイッチ）、マイクロ流量計、圧力センサなど
にも適用することができる。In the above embodiment, an example in which the ink jet head is applied as a liquid drop ejection head has been described. However, as a liquid drop ejection head other than the ink jet head, for example, a liquid drop ejection for ejecting liquid resist as a liquid drop. The present invention can also be applied to other droplet discharge heads such as a head and a droplet discharge head that discharges a DNA sample as droplets. In addition to micropumps and optical devices (light modulation devices), the microdevices should also be applied to microswitches (microrelays), multi-optical lens actuators (optical switches), microflowmeters, pressure sensors, etc. You can

【０１２４】[0124]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る静電
アクチュエータによれば、可動部分には、電気的に互い
に絶縁分離された導電性を有する構造体からなり、相互
間で静電引力を発生させるための複数の電極を島状に配
置したので、低コストで、駆動効率が高いアクチュエー
タを得ることができる。As described above, according to the electrostatic actuator of the present invention, the movable portion is formed of the conductive structure which is electrically insulated and separated from each other, and the electrostatic attraction force is exerted between the movable parts. Since a plurality of electrodes for generating is arranged in an island shape, an actuator with high driving efficiency can be obtained at low cost.

【０１２５】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、液
滴を吐出するノズルが連通する吐出室の少なくとも一方
の壁面を構成する可動部分となる振動板を有し、この振
動板を変形させるための本発明に係る静電アクチュエー
タを備えているので、低コストで、液滴吐出効率の高い
ヘッドが得られる。According to the droplet discharge head of the present invention, the droplet discharge head has a vibrating plate serving as a movable part which constitutes at least one wall surface of the discharge chamber in which the nozzles for ejecting the liquid droplets communicate, and the vibrating plate is deformed. Since the electrostatic actuator according to the present invention is provided for this purpose, a head with low cost and high droplet ejection efficiency can be obtained.

【０１２６】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インク滴を吐出するインクジェットヘッドが本発明に係
る液滴吐出ヘッドである構成としたので、高画質記録を
行うことができる。The ink jet recording apparatus according to the present invention is
Since the inkjet head that ejects ink droplets is the droplet ejection head according to the present invention, high image quality recording can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の液滴吐出ヘッドの第１実施形態に係る
インクジェットヘッドの分解斜視説明図FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating an inkjet head according to a first embodiment of a droplet discharge head of the invention.

【図２】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of the same head in the diaphragm longitudinal direction.

【図３】同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面説明
図FIG. 3 is an enlarged cross-sectional explanatory view of a main part of the head in a lateral direction of a diaphragm.

【図４】同ヘッドの電極配置パターンを説明する平面説
明図FIG. 4 is an explanatory plan view for explaining an electrode arrangement pattern of the head.

【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う部分断面説明図5 is a partial cross-sectional explanatory view taken along the line AA of FIG.

【図６】同ヘッドの作用説明に供する要部拡大断面説明
図FIG. 6 is an enlarged cross-sectional explanatory view of a main part for explaining the operation of the head.

【図７】同第２実施形態に係るインクジェットヘッドの
振動板短手方向に沿う要部断面説明図FIG. 7 is an explanatory cross-sectional view of a main part along the lateral direction of the diaphragm of the inkjet head according to the second embodiment.

【図８】同第３実施形態に係るインクジェットヘッドの
振動板短手方向に沿う要部断面説明図FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view of essential parts along a lateral direction of a diaphragm of an inkjet head according to the third embodiment.

【図９】同第４実施形態に係るインクジェットヘッドの
１つの振動板部分の平面説明図FIG. 9 is an explanatory plan view of one diaphragm portion of the inkjet head according to the fourth embodiment.

【図１０】同ヘッドの製造工程を説明する図９のＢ−Ｂ
線に沿う振動板短辺方向の断面説明図FIG. 10 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 9 for explaining the manufacturing process of the head.
Cross-sectional explanatory view of the diaphragm short side along the line

【図１１】図１１に続く工程を説明する断面説明図FIG. 11 is a cross-sectional explanatory diagram explaining a step following FIG. 11;

【図１２】同ヘッドの製造工程を説明する図１０と同工
程の図９のＣ−Ｃ線に沿う振動板長辺方向の断面説明図12 is a cross-sectional explanatory view in the long side direction of the diaphragm along the line CC of FIG. 9 in the same process as FIG. 10 for explaining the head manufacturing process.

【図１３】図１２に続く工程を説明する断面説明図FIG. 13 is a sectional explanatory diagram illustrating a step following the step of FIG.

【図１４】同第５実施形態に係るインクジェットヘッド
の１つの振動板部分の平面説明図FIG. 14 is an explanatory plan view of one diaphragm portion of the inkjet head according to the fifth embodiment.

【図１５】同ヘッドの製造工程を説明する図１４のＤ−
Ｄ線に沿う振動板短辺方向の断面説明図FIG. 15 is a D- of FIG. 14 illustrating the manufacturing process of the head.
Cross-sectional explanatory view in the short side direction of the diaphragm along line D

【図１６】図１５に続く工程を説明する断面説明図16 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating a step following the step of FIG.

【図１７】同ヘッドの製造工程を説明する図１５と同工
程の図１４のＥ−Ｅ線に沿う振動板長辺方向の断面説明
図FIG. 17 is a cross-sectional explanatory view in the long side direction of the diaphragm taken along the line EE of FIG. 14 in the same process as FIG. 15 for explaining the head manufacturing process.

【図１８】図１７に続く工程を説明する断面説明図FIG. 18 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating a step following the step of FIG. 17;

【図１９】同第６実施形態に係るインクジェットヘッド
の１つの振動板部分の平面説明図FIG. 19 is an explanatory plan view of one diaphragm portion of the inkjet head according to the sixth embodiment.

【図２０】同ヘッドの製造工程を説明する図１９のＦ−
Ｆ線に沿う振動板短辺方向の断面説明図FIG. 20 is an F- in FIG. 19 illustrating the manufacturing process of the head.
Cross-sectional explanatory view in the short side direction of the diaphragm along line F

【図２１】図２０に続く工程を説明する断面説明図FIG. 21 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating a step following the step of FIG. 20.

【図２２】同ヘッドの製造工程を説明する図２０と同工
程の図１９のＧ−Ｇ線に沿う振動板長辺方向の断面説明
図22 is a cross-sectional explanatory view in the long side direction of the diaphragm along the line GG of FIG. 19 in the same process as FIG. 20 for explaining the manufacturing process of the head.

【図２３】図２２に続く工程を説明する断面説明図23 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating a step following the step of FIG. 22.

【図２４】同第７実施形態に係るインクジェットヘッド
の１つの振動板部分の平面説明図FIG. 24 is an explanatory plan view of one diaphragm portion of the inkjet head according to the seventh embodiment.

【図２５】図２４のＨ−Ｈ線に沿う断面説明図FIG. 25 is an explanatory cross-sectional view taken along the line HH of FIG. 24.

【図２６】同ヘッドの製造工程を説明する断面説明図FIG. 26 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the head.

【図２７】同第７実施形態に係るインクジェットヘッド
の電極部分の平面説明図FIG. 27 is an explanatory plan view of an electrode portion of the inkjet head according to the seventh embodiment.

【図２８】本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えたインク
カートリッジ一体型ヘッドの説明に供する斜視説明図FIG. 28 is an explanatory perspective view for explaining an ink cartridge integrated head including a droplet discharge head according to the present invention.

【図２９】本発明に係るインクジェット記録装置の一例
を説明する斜視説明図FIG. 29 is a perspective explanatory view illustrating an example of an inkjet recording apparatus according to the present invention.

【図３０】同記録装置の機構部の説明図FIG. 30 is an explanatory diagram of a mechanical section of the recording apparatus.

【図３１】本発明に係る静電アクチュエータを備えたマ
イクロポンプの例を説明する断面説明図FIG. 31 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating an example of a micropump including an electrostatic actuator according to the present invention.

【図３２】本発明に係る静電アクチュエータを備えた光
学デバイスの例を説明する断面説明図FIG. 32 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating an example of an optical device including an electrostatic actuator according to the present invention.

【図３３】同光学デバイスを用いた光変調デバイスの一
例を説明する斜視説明図FIG. 33 is a perspective explanatory view illustrating an example of a light modulation device using the optical device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…第１基板、２…第２基板、３…ノズル板、４…ノズ
ル孔、６…吐出室、７…流体抵抗部、８…共通液室、１
０…振動板、１１…絶縁膜、１４、１４ａ、１４ｂ…電
極、１４Ａ、１４Ｂ…電極群、１５Ａ，１５Ｂ…配線
層、２００…インクカートリッジ、３０１…流路基板、
３０３…流路、３０５…可動部分、３０７…電極、４０
１…ミラー、４０５…可動部分、４０７…電極。1 ... 1st substrate, 2 ... 2nd substrate, 3 ... Nozzle plate, 4 ... Nozzle hole, 6 ... Discharge chamber, 7 ... Fluid resistance part, 8 ... Common liquid chamber, 1
0 ... Vibration plate, 11 ... Insulating film, 14, 14a, 14b ... Electrode, 14A, 14B ... Electrode group, 15A, 15B ... Wiring layer, 200 ... Ink cartridge, 301 ... Flow path substrate,
303 ... Flow path, 305 ... Movable part, 307 ... Electrode, 40
1 ... Mirror, 405 ... Movable part, 407 ... Electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｎ 1/00 (72)発明者 西村 学 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 豊田 源次郎 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 三村 忠士 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 清水 明 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2C057 AF52 AG54 AN01 AP02 AP32 AP53 AQ02 BA04 BA15 3H075 AA07 CC30 DB02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI theme code (reference) H02N 1/00 (72) Inventor Manabu Nishimura 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Within Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Genjiro Toyoda 1-3-6 Nakamagome, Tokyo, Ota-ku, Tokyo (72) Inventor Tadashi Mimura 1-3-6 Nakamagome, Tokyo, Ota-ku, Tokyo (72) Invention Akira Shimizu 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo F-term in Ricoh Co., Ltd. (reference) 2C057 AF52 AG54 AN01 AP02 AP32 AP53 AQ02 BA04 BA15 3H075 AA07 CC30 DB02

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 可動部分を変形させる静電アクチュエー
タにおいて、前記可動部分には、電気的に互いに絶縁分
離された導電性を有する構造体からなり、相互間で静電
引力を発生させるための複数の電極を島状に配置したこ
とを特徴とする静電アクチュエータ。1. An electrostatic actuator for deforming a movable part, wherein the movable part is composed of a conductive structure that is electrically isolated from each other, and has a plurality of members for generating electrostatic attraction between them. An electrostatic actuator characterized in that the electrodes of are arranged in an island shape. 【請求項２】 請求項１に記載の静電アクチュエータに
おいて、前記電極は平面形状で多角形状であることを特
徴とする静電アクチュエータ。2. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the electrode has a planar shape and a polygonal shape. 【請求項３】 請求項２記載の静電アクチュエータにお
いて、前記電極は平面形状で四角形であることを特徴す
る請求項１から２記載の液滴吐出ヘッド。3. The electrostatic discharge actuator according to claim 2, wherein the electrode has a quadrangular planar shape. 【請求項４】 請求項１に記載の静電アクチュエータに
おいて、前記電極は平面形状で多角形の角を落とした形
状であることを特徴とする静電アクチュエータ。4. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the electrode has a planar shape with polygonal corners removed. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の静
電アクチュエータにおいて、前記電極は断面形状で略Ｉ
型形状又は略Ｔ型形状であることを特徴とする静電アク
チュエータ。5. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the electrode has a cross-sectional shape of approximately I.
An electrostatic actuator having a mold shape or a substantially T shape. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の静
電アクチュエータにおいて、前記電極材料は製造工程の
熱処理に耐え得る導電性材料で形成されていることを特
徴とする静電アクチュエータ。6. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the electrode material is formed of a conductive material that can withstand heat treatment in a manufacturing process. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の静
電アクチュエータにおいて、前記電極がポリシリコン又
は単結晶シリコンで形成されていることを特徴とする静
電アクチュエータ。7. The electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 6, wherein the electrode is formed of polysilicon or single crystal silicon. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の静
電アクチュエータにおいて、前記複数の電極に対してラ
イン状又は千鳥状に電圧印加をするための配線層が形成
されていることを特徴とする静電アクチュエータ。8. The electrostatic actuator according to claim 1, further comprising: a wiring layer for applying a voltage to the plurality of electrodes in a linear or staggered manner. And electrostatic actuator. 【請求項９】 請求項８に記載の静電アクチュエータに
おいて、前記配線層の膜厚が前記電極より薄いことを特
徴とする静電アクチュエータ。9. The electrostatic actuator according to claim 8, wherein the wiring layer is thinner than the electrode. 【請求項１０】 請求項８又は９に記載の静電アクチュ
エータにおいて、前記配線層の膜厚は、０．０１〜１μ
ｍの範囲内であることを特徴とする静電アクチュエー
タ。10. The electrostatic actuator according to claim 8, wherein the wiring layer has a thickness of 0.01 to 1 μm.
An electrostatic actuator characterized by being within a range of m. 【請求項１１】 請求項８ないし１０のいずれかに記載
の静電アクチュエータにおいて、前記配線層は、製造工
程の熱処理に耐え得る導電性材料で形成されていること
を特徴とする静電アクチュエータ。11. The electrostatic actuator according to claim 8, wherein the wiring layer is made of a conductive material that can withstand heat treatment in a manufacturing process. 【請求項１２】 請求項８ないし１１のいずれかに記載
の静電アクチュエータにおいて、前記電極とこの電極に
電圧を印加するための配線層が共通の層から形成されて
いることを特徴とする静電アクチュエータ。12. The electrostatic actuator according to claim 8, wherein the electrode and a wiring layer for applying a voltage to the electrode are formed of a common layer. Electric actuator. 【請求項１３】 請求項８ないし１２のいずれかに記載
の静電アクチュエータにおいて、前記電極とこの電極に
電圧を印加するための配線層が独立の層から形成されて
いることを特徴とする静電アクチュエータ。13. The electrostatic actuator according to claim 8, wherein the electrode and a wiring layer for applying a voltage to the electrode are formed of independent layers. Electric actuator. 【請求項１４】 請求項１３に記載の静電アクチュエー
タにおいて、前記配線層がポリシリコン又は窒化チタン
で形成されていることを特徴とする静電アクチュエー
タ。14. The electrostatic actuator according to claim 13, wherein the wiring layer is made of polysilicon or titanium nitride. 【請求項１５】 液滴を吐出するノズルが連通する吐出
室の少なくとも一方の壁面を構成する可動部分となる振
動板を有し、この振動板を変形させることで前記液滴を
吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板を変形
させるための前記請求項１ないし１４のいずれかに記載
の静電アクチュエータを備えていることを特徴とする液
滴吐出ヘッド。15. A droplet which has a vibrating plate serving as a movable portion which constitutes at least one wall surface of an ejection chamber communicating with a nozzle for ejecting the droplet, and which ejects the droplet by deforming the vibrating plate. A droplet ejection head comprising the electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 14 for deforming the vibrating plate. 【請求項１６】 請求項１５に記載の液滴吐出ヘッドに
おいて、インクを供給するインクカートリッジが一体に
設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。16. The droplet discharge head according to claim 15, wherein an ink cartridge for supplying ink is integrally provided. 【請求項１７】 インク滴を吐出するインクジェットヘ
ッドを搭載するインクジェット記録装置において、前記
インクジェットヘッドが前記請求項１５又は１６に記載
の液滴吐出ヘッドであることを特徴とするインクジェッ
ト記録装置。17. An ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head for ejecting ink droplets, wherein the ink jet head is the liquid droplet ejecting head according to claim 15 or 16.